DE2611263C2 - Koronaentladungseinrichtung zum Aufladen der Oberfläche eines elektrophtographischen Aufzeichnungsträgers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Koronaentladungseinrichtung zum Aufladen der Oberfläc; 2 eines elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers, mit mindestens einer langgestreckten, parallel zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers verlaufenden Koronaelektrode, welche mit ihren Enden an Halteteilen befestigt und mittels eines Antriebes in ihrer Längsrichtung oszillierend hin- und herbewegbar ist bzw. sind.

Elektrophotographische Aufzeichnungseinrichtungen enthalten bekanntermaßen eine Koronaentladungseinrichtung, welche eine Koronaelektrode aufweist, mit der positive oder negative Ladungen auf eine photoleitfähige Oberfläche oder einen photoleitfähigen Träger aufgebracht werden. Der photoleitfähige Träger wird sodann bildmäßig belichtet, um ein latentes elektrostatisches Ladungsbild zu erzeugen. Dieses latente elektrostatische Ladungsbild kann in vielfältiger Weise weiter verarbeitet werden, um beispielsweise ein entwickeltes und fixiertes Bild auf einem Papierblatt oder ein fixiertes Bild auf der photoleitfähigen Oberfläche zu erzeugen.

Manche photoleitfähigen Aufzeichnungsträger haben dw Eigenschaft, daß sie die auf ihre Oberfläche aufgebrachte Ladung nur für sehr kurze Zeit zu halten vermögen und auch nur dann, wenn sie sich in dunkler Umgebung befinden. Wenn es eine gewisse Zeit dauert, bis die Ladung auf den elektrophotographischen Aufzeichnungsträger aufgebracht ist, so hat sich die Höhe der Aufladung bei solchen Aufzeichnungsträgern in denjenigen Bereichen, die zuerst aufgeladen worden sind, gegenüber der Aufladung der zuletzt aufgeladenen Bereiche bereits wieder vermindert. Erfolgt nun die Belichtung nach Beendigung der Aufladung, so zeigt das latente elektrostatische Ladungsbild Ungleichförmigkeiten aufgrund der soeben beschriebenen Veränderung des Aufladungspegels über den Aufzeichnungsträger hin.

Je nach Art des verwendeten photoleitfähigen Aufzeichnungsträgers wird die Koronaentladung durch eine positive oder eine negative Spannung erzeugt. Wenn von der im allgemeinen die Gestalt eines Metalldrahtes besitzenden Elektrode eine positive Koronaentladung erzeugt werden soll, se ist die auf die Oberfläche des photoleitfähigen Trägers aufgebrachte Ladung im allgemeinen verhältnismäßig gleichförmig, was auf der gleichförmigen Entladung beruht, die bei anliegender positiver Spannung zu beobachten ist. Die gegenwärtig hauptsächlich verwendeten photoleitfähi gen Aufzeichnungsträger benötigen jedoch eine negati ve Koronaaufladung. Hierbei beobachtet man eine verhältnismäßig starke Ungleichförmigkeit der von der Koronaelektrode ausgehenden negativen Koronaentladung und daher eine entsprechende Ungleichförmigkeit der elektrostatischen Aufladung der photoleitfähigen Oberfläche des Aufzeichnungsträgers von Punkt zu Punkt. Diese Ungleichförmigkeit der Aufladung macht sich auch in dem entwickelten Bild bemerkbar, da Bildbereiche, welche eine höhere Aufladung erhalten haben, mehr Toner anziehen, als die weniger stark aufgeladenen Bildbereiche, so daß auf dem Bild Schlieren entstehen.

Zur Vergleichncäßigung der auf einen elektrophotographischen Aufzeichnungsträger aufbringbaren elek- trostatischen Ladung wurden Koronaentladungseinrichtungen der eingangs beschriebenen Art geschaffen, wie sie aus der US-Patentschrift 28 56 533 bekannt sind. Die bekannten Einrichtungen ermöglichen durch die oszillierende Bewegung der Koronaelektrode relativ zur Oberfläche des elektrophoiographischen Aufzeichnungsträgers ein Überstreichen der photoleitfähigen Oberfläche mit den die Ungleichförmigkeit der Koronaentladung enthaltenden Elektrodenabschnitten in mehr als einer Richtung, wodurch es zu einer Ausmittelung dieser Ungleichförmigkeiten ir der resultierenden Oberflächenaufladung kommt.

Während diese Vergleichmäßigung der elektrostatischen Aufladung der Aufzeichnungsträgeroberfläche bei herkömmlichen Arten der verwendeten Aufzeich nungsträger ausreichend war. ist es wünschenswert, eine noch bessere Vergleichmäßigung der elektrostatischen Aufladung dann zu erzielen, wenn ein Aufzeichnungsmaterial verwendet wird, welches eine rasche Bilderzeugung ermöglicht und aufgrund eines extrem hohen Auflösungsvermögens und einer hervorragenden Gradation die Voraussetzung für Bilder hervorragender Qualität schafft, welche nicht durch Fehler bei der der Belichtung vorausgehenden elektrostatischen Aufladung gestört werden soll.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Koronaentladungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß eine noch stärkere Vergleichmäßigung der Aufladung der Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers auch bei rascher Aufladung der gesamten Oberfläche erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geiöst, daß die erwähnten Halteteile die Gestalt zweier von einer Tragplatte abstehender und an Jieser bewegbar befestigter Halteanne haben, daß der Antrieb für die oszillierende Bewegung der Koronaelektrode bzw. -elektroden mit einem der Haltearme gekoppelt ist und die Haltearme mittels eines zwischen der bzw. den

Koronaelektroden und der Tragplatte angeordneten, kraitübertragenden, steifen Verbindungselementes miteinander verbunden sind.

Diese Ausgestaltung der Koronaentladungseinrichtung ermöglicht bei minimaler Masse der bewegten Teile eine hohe Oszillationsfrequenz und dadurch eine sehr gleichmäßige Aufladung der gesamten Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers auch dann, wenn die Koronaentladungseinrichtung rasch über den Aufzeichnungsträger hinweggeführt wird.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der soeben beschriebenen Koronaentladungseinrichtung sind Gegenstand der anliegenden Ansprüche 2 und 3. Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es stellt dar

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Koronaentladungseinrichtung und ein Blockschaltbild eines Teiles der zugehörigen elektronischen Schaltung und

Fig.2 eine weitere Ansicht der Koronaentladungseinrichtung gemäß F i g. 1 mit einem Blockschaltbild eines Teils der zugehörigen Schaltung.

Die in F i g. 1 gezeigte Koronaentladunpeinrichtung ist allgemein mit 10 bezeichnet und enthält eine Basisplatte 12, welche solche Dicke besitzt, daß diese Basisplatte verhältnismäßig starr ist. Auf einer Seite 18 der Basisplatte sind Halteblöcke 14 und 16 befestigt. Ein aus verhältnismäßig dünnem, flexiblem Material gefertigter Haltearm 20 ist mit seinem einen Ende in dem Halteblock 14 verankert. Ein dem Haltearm 20 gleicher weiterer Haltearm 22 ist in dem Halteblock 16 verankert. Die Haltearme 20 und 22 ragen im wesentlichen senkrecht von der Ebene der Basisplatts 12 weg. Die Haltearme 20 und 22 sind an einander entsprechenden Stellen nahe ihrem äußeren Ende mit Bohrungen 24 und 26 bzw. 28 und 30 versehen.

Von der Bohrung 24 zur Bohrung 28 und von der Bohrung 30 zur Bohrung 26 verlaufen Koronaelektroden 34, welche in an sich bekannter Weise so ausgebildet sind, daß um die Elektroden herum eine -to Koronaentladung auftritt, wenn an die Elektroden eine Hochspannung angelegt wird und ein bestimmter Abstand zu einer geerdeten Platte herrscht. Die Koronaelektroden sind in den erwähnten Bohrungen befestigt, so daß sie zwischen den Haltearmen 20 und 22 gleichsam ausgespannt sind.

Die K^ronaelektroden 34 sind so gehaltert, daß sie sich im wesentlichen parallel zur Ebene der Basisplaue 12 in Längsrichtung erstrecken. Sind die Haltearme 20 und 22 aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff, so beispielsweise aus Kunststoffolie oder blattartigem Kunststoff gefertigt, so können die Koronaelektroden 34 unmii'elbar in die vier Bohrungen der Haltearme 20 und 22 eingesetzt werden. Bestehen jedoch die Haltearme 20 und 22 aus einem elektrisch leitfähigem Werkstoff, beispielsweise aus federndem Stahlblech, so müssen die Koronaelektroden 34 gegenüber den Haltearmen 20 und 22 isoliert befestigt werden. Dies kann mittels isolierender Kunststoffmuffen oder -einsätze geschehen, welche in die Bohrungen 24,26,28 und 30 eingesetzt werden und in welchen die Koronaelektroden 34 befestigt werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Koronaelektroden 34 verhältnismäßig dünn und biegsam. Um die Einrichtung in der gewünschten Weise betätigen zu können, müssen die Koronaelektroden zwischen den Haltearmen 20 und 22 ausgespannt Behalten werden. Dir Koronaelektroden müssen also zwischen den Haltearmen unter einer mechanischen Sppnnung gehalten werden, um die Elektroden gerade zu halten, Um dies zu erreichen, ist zwischen den Haltearmen 20 und 22 ein Kuppelelement 44 angeordnet und an den Haltearmen befestigt. Das Kuppelelement 44 befindet sich zwischen der Fläche 18 der Basisplatte 12 und den Koronaelektroden 34 und ist in Querrichtung gekrümmt, um in Längsrichtung eic? Versteifung zu erzielen. Zusätzlich zur Aussteifung der Anordnung zum Zwecke des Ausspannens der Koronaelektroden bewirkt das Kuppelelement, daß die Haltearme 20 und 22 miteinander mechanisch gekuppelt sind, so daß die Haltearme und die Koronaelektroden 34 sich synchron bewegen.

Auf der Seite der Bohrungen 24 und 26 ist ein isolierter Leiter 36 mit den Enden der Koronaelektroden 34 verbunden. Das andere Ende des isolierten Leiters 36 ist an einem elektrischen Anschluß 40 befestigt. Ein Kleinmotor 46 ist auf der Seite 18 der Basisplatte 12 befestigt. Die Welle des Kleinmotors steht zur Ebene der Basisplaue 12 im wesentlichen senkrecht Die Nenndrehzahl des Kleinmotors 46 beträgt etwa 1800 U/min. Auf das Ende der Welle 48 des Kleinmotors ist ein Exzenter oder Exzenterhebel 50 aufgesetzt An dem Haltearm 22 ist bei 54 ein Winkel 53 befestigt Ein von dem Winkel 53 wegragender Zapfen

51 iSrC über eine Kuppelstange 52 mit dem Exzenterarm 50 verbunden. Wenn sich die Welle 48 dreht und der Exzenter 50 umläuft, so bewegt sich die Kuppelstange

52 unter leichter Verschwenkung an dem Zapfen 51 im wesentlichen in Längsrichtung hin und her, was mit einer Frequenz vom 1800 Hüben je Minute geschieht, nachdem die Drehzahl des Kleinmotors 46 einen entsprechenden Wert besitzt Die Hin- und Herbewegungen der Kuppelstange 52 übertragen sich auf den Winkel 53, so daß der Haltearm 22 abgebogen wird und den Bewegungen der Kuppelstange 52 folgt. Die Bewegung des Haltearmes 22 wiederum werden über das Kuppelelement 44 auf den Haltearm 20 übertragen, so daß die gesamte Anordnung, welche aus den beiden Haltearmen 20 und 22, dem Kuppelelement 44 und dem Koronaelektroden 34 besteht, beim Umlauf der Welle 48 des Kleinmotors 46 in Längsrichtung hin- und herbewegt wird. In den Zeichnungen sind bei 56 und 58 noch elektrische Anschlüsse zur Speisung des Kleinmotors 46 angedeutet

Der elektrische Anschluß 58 für den einen Motoranschluß ist geerdet, wie schematisch in den Zeichnungen angedeutet. Der mit den Koronaelektroden verbundene elektrische Anschluß 40 ist über eine Leitung 60 mit dem Ausgang einer Koronaspannungsquelle 62 verbunden. Die Koronaspannungsquelle 62 kann an sich bekannter Bauart sein und liefert eine Spannung, welche dazu ausreicht, an den Elektroden 34 eine Koronaentladung herbeizuführen. Ein Steuereingang der Koronaspannungsquelle 62 erhält über eine Leitung 64 vom Ausgang einer Steuerschaltung 66 Steuersignale. Ein weiterer Ausgang der Steuerschaltung 66 ist über eine Leitung 68 mit dem elektrischen Anschluß 56 verbunden, an den, vie bereits erwähnt, ein Anschluß des Kleinmotors 46 gelegt ist Eine Klemme eines Schalters 72 ist mit dem Eingang der Steuerschaltung 66 verbunden, und die andere Klemme di»ses Schalters ist geerdet. Der dritte Ausgang der Steuerschaltung 66 hat über eine Leitung 70 mit einem Antrieb 74 zum Transport des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers Verbindung. Dieser Antrieb ist in Fig.2 als Blocksvmbol wiedergegeben und dient zur Bewegung

des elektrophotographischen Aufzeichnungslrägers 76.

Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß die Koronaentladungseinrichtung 10 oberhalb des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers 76 angeordnet ist. Die aufzuladende Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 76 ist mit 78 bezeichnet. Die Koronaentladungseinrichtung 10 und deren Elektroden 34 sind so angeordnet, daß die Längsachse oder die Richtung des Verlaufes der Elektroden 34 zu der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers 76 senkrecht steht, wobei die Elektroden einen bestimmten Abstand von der aufzuladenden Oberfläche 78 des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers 76 aufweisen.

Zur Betätigung wird der Betäligungsknopf des Schalters 72 kurz niedergedrückt, so daß die Steuerschaltung 66 eine Erdverbindung erhält. Die Steuerschaltung 66 liefert sodann drei Steuersignale. Das erste Steuersignal tritt an der Leitung 68 auf und gelangt Ober den elektrischen Anschluß 56 zu dem Kleinmotor 46. so daß dieser sich zu drehen beginnt und die Haltearnie 20 und 22, das Kuppelelement 44 und die Koronaelektrodcn 34 mit einer bestimmten ersten Geschwindigkeit hin- und herbewegt. Das zweite Steuersignal der Steuerschaltung 66 tritt gleichzeitig mit dem ersten Steuersignal auf und gelangt über die Leitung 64 zu der Koronaspannungsquelle 62. so daß die Koronaspannungsquelle 62 eingeschaltet wird und die zur Erzeugung einer Koronaentladung notwendige Spannung abgibt. Die Koronaspannung wird über die Leitung 60 an die Elektroden 34 gelegt, so daß in dem die Elektroden 34 unmittelbar umgebenden Bereich eine Koronaentladung veranlaßt wird.

Die Koronaelektroden 34 erzeugen an sich eine ungleichförmige Entladung in Gestalt von Entladungsknoten an bestimmten, sich zufällig ausbildenden Punkten ihrer Oberfläche, von welchen eine stärkere Koronaentladung ausgeht. Die Hin- und Herbewegung der Koronaclcktroden 34 bewirkt, daß die von jedem Entladungsknoten ausgehende Entladung oder Emission von Ladungsirägern einen größeren Bereich des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers aufzuladen vermag, nachdem sich die Entladungsknoten zusammen mit den Koronaelektroden hin- und herbewegen. Die Amplitude der Hin- und Herbewegung der Elektroden wird so groß gewählt, daß sich die Bereiche, welche von nebeneinanderliegenden Entladungsknoten aufgeladen werden, überlappen, so daß eine außerordentlich gleichförmige Aufladung des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers erzielt wird. Die von der Koronaspannungsquelle gelieferte Koronaspannung wird für eine Zeitdauer aufrechterhalten, die durch die Länge des Steuersignales bestimmt wird, welches von der Steuerschaltung 66 geliefert wird. Die Dauer des Steuersignales wird so gewählt, daß die Oberfläche 68 des zu belichtenden Teiles des elektropholographischen Aufzeichnungsträgers 76 vollständig aufgeladen werden kann.

Das dritte Steuersignal, welches von der Steuerschaltung 66 bereitgestellt wird, tritt gleichzeitig mit dem ersten und dem zweiten Steuersignal auf und wird über die Leitung 70 zu dem Antrieb 74 für den elektrophotographischen Aufzeichnungsträger weitergegeben. Der Antrieb 74 für den elektrophotographischen Aufzeichnungsträger bewirk!, daß sich dieser mit einer

in bestimmten zweiten Bewegungsgeschwindigkeit an den sich in Längsrichtung hin- und herbewegenden Koromiclcktrodcn M vorbeibewegt. Die Bcwegungsgeschwindigkciten des elekirophotographischen Aufzeichnungslragers 76 aufgrund des Antriebs 74 und der

Ii Elektroden 34 an den hin- und herbewegten Haltcarmen 20 und 22 sind so gewählt, daß die durch Koronaentladung erzeugten Ladungsträger, welche in F i g. 2 als Punktierung angedeutet sind, sieh im wesentlichen gleichförmig um die Koronaelektroden 34 herum und im

?n Raum unier den Elektroden verieiien. so dau eine gleichförmige Aufladung der gesamten Oberfläche 78 des Aufzeichnungsträgers 76 erzielt wird. Wenn der zu belichtende Teil des Aufzcichungsträgers 76 aufgeladen worden ist. werden sämtliche drei Steuersignale

;i beendet.

Sämtliche in F i g. 2 gezeigte Teile der Einrichtung sind in einem nicht dargestellten, geschlossenen Gehäuse untergebracht. Insbesondere der Aufzeiehnungs.'iäger 76 befindet sich in dem geschlossenen

in Gehäuse, da er abgesehen von der Belichtung mit dem wiederzugebenden Bild in Dunkelheit gehalten werden muß. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Oberfläche 78 des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers 76 mit einer Lichtverteilung entspre-

J5 chend dem wiederzugebenden Bild unmittelbar belichtet, nachdem die Aufzeichnungsträgeroberfläche aufgeladen worden ist und sieh über den Arbeitsbereich der Koronaentladungseinrichtung 10 hinausbewegt hat. Die Belichtung geschieht vorzugsweise derart, daß während der Hinausbewegung des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers 76 über den Arbeitsbereich der Entladungseinrichtung 10 Abschnitte des Gesamtbildes kontinuierlich der Reihe nach auf entsprechende Abschnitte des Aufzeichnungsträgers 76 während dessen Bewegung aufprojiziert werden. Dies kann mit einer verschlußartigen oder blendenartigen Einrichtung geschehen, deren Betrieb mit demjenigen der Steuerschaltung 66 synchronisiert werden muß. Auf diese Weise wird vermieden, daß möglicherweise ein nicht gleichförmiges elektrostatisches Bild aufgrund von Veränderungen der Aufladung der Oberfläche 78 des Aufzeichnungsträgers 76 entsteht, wie dies bei einer verzögerten Belichtung erst nach einer vollständigen Aufladung des gesamten, zu belichtenden Abschnittes des Aufzeichnungsträgers 76 zu befürchten wäre.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Koronaentladungseinrichtung zum Aufladen der Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers, mit mindestens einer langgestreckten, parallel zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers verlaufenden Koronaelektrode (34), welche mit ihren Enden an Halteteilen (20, 22) befestigt und mittels eines Antriebes (46,48) in ihrer Längsrichtung oszillierend hin- und herbewegbar ist, bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteteile die Gestak zweier von einer Tragplatte (12) abstehender und an dieser bewegbar befestigter Haltearme (20, 22) haben, daß der Antrieb für die oszillierende Bewegung der Koronaelektrode, bzw. -elektroden (34) mit einem der Haltearme gekoppelt ist und die Haltearme (20, 22) mittels eines zwischen der, bzw. den Koronaelektroden (34) und der Tragplatte angeordnete, kraftübertragenden, steifen Verbindungselements (44) miteinander verbunden sind.

2. EinrüAtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltearme (20, 22) flexibel ausgebildet und zur Hin- und Herbewegung der Koronaelektrode bzw. der Koronaelektroden (34) abbiegbar sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halrearme (20,22) aus einer dünnen, flexiblen Folie oder einem dünnen flexiblen Blech hergestellt sind.