DE2326547A1

DE2326547A1 - Korona-ladevorrichtung

Info

Publication number: DE2326547A1
Application number: DE2326547A
Authority: DE
Inventors: Paul Alfred Lachapelle; Michael Mosehauer
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1972-05-25
Filing date: 1973-05-24
Publication date: 1973-11-29
Also published as: DE2326547C3; BE800084A; US3729649A; JPS4951952A; GB1374557A; DE2326547B2; CA982211A

Description

PATENTANWÄLTE

Dr.-lng. Wolff H. Bartels

Dipl.-Ghem. Dr. Brandes Dr.-lng. Held Dipl.-Phys. Wolff

7 Stuttgart 1, Lange Straße 51 Tel. (0711) 29 S310 u. 29 72 95 Tete)« 07 22312 (patwo d)

Tetegrammadresse:

tte 07 22312 wolff Stuttgart

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BQtozeit: 8-12 Uhr, 13-15.30 Uhr außer samstags

17. Mai 1973

Unser Zeichens .123 951/487375 kdk

Eastman Kodak Company,, Rochester_? Staat New York,
Vereinigte Staaten von Amerika

Koron a-Ladevorri chtung

3' 09848/1 149 Telefonische Auskünfte und -

-. - Auftrags sind nur nach schriftlicher

' Bestätigung verbindlich

-Λ

Die Erfindung betrifft eine Korona-Ladevorrichtung mit einer oberhalb einer elektrostatisch aufzuladenden dielektrischen Oberfläche angeordneten Steuerelektrode aus leitendem Werkstoff und mit einer. Drahtelektrode, die an ihrem oberen Ende oberhalb der Steuerelektrode in einer Halterung gehalten ist und deren anderes, von der Halterung frei herabhängendes Ende eine gegen die aufzuladende Oberfläche gerichtete Spitze bildet.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Ladevorrichtung zum elektrostatischen Aufladen der Oberfläche einer jÄotoledtenden Schi cht. " ;

Beim Erzeugen von Kopien auf elektrophotographische Weise wird üblicherweise so vorgegangen, daß die photoleitende Oberflä-

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ehe exnes elektrqgraphischen Auf zeichnungseleiaents gleichför-¹-mig aufgeladen wird, während das Aufzeichnungselement sich in einer Dunkelzone befindet,und daß dann die aufgeladene Oberfläche bildweise mit einer aktivierenden Strahlung belichtet wird, so daß die gleichförmige Ladung selektiv abgebaut und ein elektrostatisches Bild oder ein Ladungsmuster erzeugt wird, das der Aufzeichnung auf der Kopiervorlage entspricht. Dieses elektrostatische Bild wird dann dadurch sichtbar gemacht, daß eine selektive Anlagerung von Tonerpartikeln an dem elektrostatischen Bild erfolgt,

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Bei den üblichen elektrdgraphischen Geräten wird das Aufladen

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des elektrographischen Aufzeichnungselements normalerweise unter Benutzung einer oder mehrerer Korona-Drahtelektroden vorgenommen. Diese Drahtelektroden, die entweder, wie es bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art der Fall ist, senkrecht zu der aufzuladenden Oberfläche verlaufen und der Oberfläche zugekehrte Entladungsspitzen bilden, oder die im Ab-

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stand von der aufzuladenden Oberfläche sich waagerecht über die ganze Breite des Aufzeichnungselements erstrecken, sind mit einer Hochspannungsquelle verbunden. Da die Koronaentladung an diesen Drahtelektroden nicht gleichmäßig genug erfolgt, insbesondere nicht, wenn eine Aufladung negativer Polarität erzeugt werden soll, wurden bereits verschiedenartige Versuche mit dem Ziel unternommen, die Gleichförmigkeit der Aufladung der mit den betreffenden Vorrichtungen aufgeladenen Oberflächen zu verbessern. Ein Weg,der hierbei beschritten wurde, besteht darin, eine Steuerelektrode in Form eines Drahtgitters vorzusehen, das zwischen den Korona-Drahtelektroden und der. aufzuladenden Oberfläche angeordnet ist und das auf ein yorbestimmtes elektrisches Potential vorgespannt ist. Dieses Gitter dient dazu, um den Aufladevorgang zu beenden, sobald die photoleitende, aufzuladende Oberfläche in allen Flächenbereichen auf einen Potentialpegel aufgeladen ist, der dem Potential des Gitters entspricht.

Die mit den bekannten Vorrichtungen erzielbare Gleichförmigkeit der Aufladung ist jedoch nicht zufriedenstellend. Es tritt bei diesen Vorrichtungen ein sogenannter"Abschattungseffekf'auf, d.h., Flächenbereiche, die unmittelbar der Gitterstruktur gegenüberliegen, erhalten weniger-Ladung als Flächenbereiche, die auf, die freien öffnungen der Gittermaschen ausgerichtet sind. Derartige Erscheinungen machen sich insbesondere -bemerkbar, wenn die Lage des aufzuladenden Aufzeichnungselements relativ zur Ladevorrichtung während des Aufladevorgangs unverändert ist oder wenn das Aufladen des elektrographischen AufZeichnungselements im Durchlaufverfahren erfolgt und ein Teil der Gitterstruktur sich hierbei in einer Richtung erstreckt, die parallel ist zur Richtung der Relativbev^egung zwischen dem Aufzeichnungselement und der Vorrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladevorrichtung der in Rede stehenden Art zu schaffen, bei der bei einfachstem Vorrichtungsaufbau ein Höchstmaß an Gleichförmigkeit der Aufladung über sämtliche Flächenbereiche der aufzuladenden Oberfläche erzielbar ist.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drahtelektrode eine so starke Flexibilität aufweist, daß sie bei im Betrieb angelegtem elektrischem Potential durch das elektrische Feld auslenkbar ist. Durch diese Ausbildung der Vorrichtung ergibt sich, daß die Drahtelektrode, nachfolgend meist kurz Draht genannt, im Betrieb willkürlich unregelmäßig hin- und herschwenkt. Das freie Ende des Drahts, das die Spitze bildet, von der die Koronaentladung gegen die aufzuladende Oberfläche sprüht, bewegt sich daher relativ

in verschiedenen Richtungen ·

zu der aufzuladenden Oberfläche/ so daß sämtliche Flächenbereiche derselben von der Sprühentladung sozusagen "bestrichen" werden. Da die die Aufladung der Oberfläche erzeugenden Ionen hierbei unter verschiedenen Einfallswinkeln zu der Oberfläche gelangen, kann zwischen dem Draht und der aufzuladenden Oberfläche eine Steuerelektrode zur Anwendung gebracht werden, ohne daß "Abschattungseffekte" zu befürchten wären. Insgesamt ergibt sich dadurch eine außerordentlich hohe Gleichförmigkeit der Aufladung über sämtliche Oberflächenbereiche der aufzuladenden Oberfläche. Dieser Vorteil wird erreicht, ohne daß ein aufwendiger oder komplizierter Vorrichtungsaufbau erforderlich wäre, weil die in verschiedensten Richtungen erfolgende Relativbewegung zwischen Draht und aufzuladender Oberfläche bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Anwendung einer äußeren mechanischen Bewegungseinrichtung erreicht wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Steuerelektrode nicht in Form eines Drahtgitters, wie es

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bei den oben erwähnten bekannten Vorrichtungen Anwendung findet, ausgebildet, sondern in Form einer Leiterschleife, die längs des Oiafangs der aufzuladenden Oberfläche verläuft. Ein Vorteil dieses Äusführungsbeispiels ist das völlige Fehlen jedweder Vorrichtungsteile zwischen der Drahtelektrode und der- aufzuladenden Oberfläche, die irgendwie die Sprühentladung abfangen oder den Ladevorgang stören könnten.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch vereinfacht und teils abgebrochen und geschnitten gezeichnete Seitenansicht eines Ausfühxungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 und 3 schematisch vereinfacht und perspektivisch gezeichnete Ansichten von zwei verschiedenen Ausfilhrungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine dielektrische Schicht 6 mit einer leitenden Rückseite 7, die geerdet ist, und mit einer Oberfläche S dargestellt, die mit einer gleichförmigen Aufladung versehen werden soll und die unterhalb einer Korona-Ladevorrichtung angeordnet „ist, bei der es sich um ein Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt. Diese

.als Drahtelektrode Ladevorrichtung .weist/einen flexiblen Draht IO (z.B. einen Draht von 0,38 mm Durchmesser aus nichtrostendem Stahl) auf, der oberhalb der Oberfläche S senkrecht aufgehängt ist." Der Draht 10 ist freihängend angebracht* wobei sein oberes Ende 11 starr mit einer dielektrischen Halterung 12 verbunden ist und sein freies Ende 13 ohne Behinderung - soweit dem nicht die Eigenfestigkeit des Drahtes selbst entgegensteht - in jede beliebige Richtung bewegbar ist. Das obere Ende 11 des Drahtes 10 ist im Betrieb über einen Schalter 16 mit einer Hochspannungsquelle 15, z.B. einer

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10 KV-Spannungsquelle, verbindbar= Die Länge des Drahtes steht in direkter Beziehung zu der Flächengröße der zu ladenden Oberfläche« ■

Zwischen dem freien Ende 13 des Drahtes 10 und der Oberfläche S ist eine Korona-Steuerelektrode 1? angeordnet, die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es Fig. 2 zeigt, in Form eines elektrisch leitenden Gitters 18 ausgebildet ist, das in Gitterlängs- und Gitterquerrichtung etwa je drei bis vier Gitterdrähte pro Zentimeter aufweist. Die Steuerelektrode 17 ist entweder mittels einer äußeren, nicht dargestellten Spannungsquelle elektrisch in Höhe des gewünschten Potentialpegels der Ladung der'Oberfläche S vorgespannt oder, wie es hier gezeigt ist, über eine Zenerdiode 20 geerdet, deren Durchbruchsspannung etwa dem Pegel dieses Ladungspotentials entspricht« Die Steuerelektrode 17 dient ' dazu, um den Pegel und die Gleichförmigkeit der von der Oberfläche S empfangenen. Ladung zn steuern_o Wenn keine Spannung an dem Draht 10 angelegt ist, nimmt dieser die in den Fig. 1' und 2 mit ausgezogenen Linien eingezeichnete Ruhestellung ein₀ Nachdem jedoch durch Schließen des Schalters 16 der Draht 10 mit der Höchspannungsquelle 15 verbunden ist, beginnt der Draht 10 auf unregelmäßige und willkürliche Art und Weise su schwingen oder hin und her zu peitschen, wobei er sich um die Halterung 12 In raschem Wechsel in die verschiedensten Stellungen biegt» wie es beispielsweise in Fig» 1 und 2 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Bei diesem willkürlich? unregelmäßig erfolgenden Schwingen findet eine Koronaentladung 25 zwischen dem freien Ende 13 des Drahtes 10 und ärnm GlttQg· IS "statt, and aufgrund des elektrisehea Felds zwischen €©a Bsislhfe 10 und der Kombination aus Gitfe©2" Il "aaö lüekseiiü t wog-^ea Ionen in der Weise angesogen„ ä®i sie auf die dielökferisehe Oberfläche S aufprallen und an dieser angelagert werctem Wenn

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die Oberfläche der Schicht 6 auf die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 20 aufgeladen ist, erfolgt keine weitere Aufladung. Die Polarität der aufgebrachten Ladung bestimmt eich nach der Polarität der Hochspannungsquelle 15 und natürlich nach der Polung der Zenerdiode 20·

Zn Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Steuerelektrode 17 in Form einer geschlossenen elektrischen Leiterschleife 30 ausgebildet ist, die in geringem Abstand von der zu ladenden Oberfläche S längs dem äußeren Hand derselben .verläuft. Wie das Gitter 18 ist die Leiterschleife 30 elektrisch auf den Pegel des gewünschten Ladungspotentials der Oberfläche S vorgespannt, indem entweder eine äußere Spannungsquelle vorgesehen ist oder indem, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist, die Leiterschleife 30 mit Erde über die Zenerdiode 20 verbunden ist. Während des Aufladevorgangs dient die Leiterschleife 30 dazu, um die Gleichförmigkeit der Ladung und den Ladungspegel zu regulieren.

Zur noch eingehenderen Erläuterung sind die folgenden Beispiele vorgesehen:

Beispiel 1

Ein 3,2 mm (1/8 inch mesh) Sieb oder Gitter aus rostfreiem Stahl ist 3,2 mm oberhalb einer photoleitenden Schicht angeordnet, die eine gleichförmige Aufladung erhalten soll. Das Gitter ist mit Erde über sechs 100-Volt-Zenerdioden verbunden, die in Reihe geschaltet sind. Die Fläche, die aufgeladen wird, beträgt ungefähr 645 mm . Oberhalb des Gitters ist ein Draht aus 0,038 mm starkem rostfreiem Stahl senkrecht aufgehängt. Die Länge des Drahtes beträgt ungefähr 3,8 cm. Ein Ende des Drahtes ist starr mit einer Halterung aus Kunststoff verbunden und das andere, sich

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gegen das Gitter hin erstreckende Ende des Drahtes kann sich in beliebiger Richtung frei bewegen. Der Abstand zwischen dem freien Ende des Drahtes und dera Gitter beträgt ungefähr 9,5 mm. Eine negative lO-Kilovolt^Spahnungsquelle wird mit dem Draht zwei Sekunden lang verbunden. Während dieser Zeitdauer schwingt der Draht willkürlich unregelmäßig hin und her, wobei eine Koronaentladung gegen die photoleitende Oberfläche sprüht. Wegen der Zenerdioden lädt sich das Gitter schnell auf eine Spannung von -600 V auf. Nach Abschalten der Spannungsquelle zeigt sich, daß die Ladung auf allen Teilen der photoleitenden Oberfläche innerhalb eines Toleranzbereiches von 5 % minus 600 Volt beträgt.

Beispiel 2

Der gleiche Versuch, wie er bei Beispiel 1 beschrieben ist, wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Drahtgitter durch eine Leiterschleife aus Kupferdraht ersetzt wird, der um die zu ladende Fläche herum verläuft und von der zu ladenden Oberfläche einen Abstand von ungefähr 3,2 mm aufweist. Der Durchmesser des Drahtes der Leiterschleife beträgt 1,86 mm. Die Leiterschleife ist über sechs 100-Volt Zenerdioden, die in Reihe geschaltet sind, mit Erde verbunden. Nach Anlegen der 10-Kilovolt-Spannunqsquelle an den Korona-Entladungsdraht für die Dauer von ungefähr zwei Sekunden sind alle Bereiche der photoleitenden Oberfläche, die sich innerhalb des Bereiches der Leiterschleife befinden, auf eine"Spannung von minus 600 Volt innerhalb eines Toleranzbereiches von 5 % aufgeladen.

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Claims

Pate η t a a Sprüche

il.J Korona-Ladevorrichtung mit einer oberhalb einer elektrostatisch aufzuladenden dielektrischen Oberfläche angeordneten Steuerelektrode aus leitendem Werkstoff und mit einer Drahtelektrode, die an ihrem oberen Ende oberhalb der Steuerelektrode in einer Halterung gehalten ist und deren anderes, von der Halterung frei herabhängendes Ende eine gegen die aufzuladende Oberfläche gerichtete Spitze bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtelektrode (10) eine so starke Flexibilität aufweist, daß sie bei im Betrieb angelegtem elektrischem Potential durch das elektrische Feld auslenkbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in Form einer geschlossenen Leiterschleife {30), die die aufzuladende Oberfläche (S) umgibt, ausgebildete Steuerelektrode.

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