DE2639706A1

DE2639706A1 - Verfahren und vorrichtung zur neutralisierung statischer ladungen in blattmaterialzufuehreinrichtungen

Info

Publication number: DE2639706A1
Application number: DE19762639706
Authority: DE
Inventors: James Lydell Bacon; Jesse Wayne Spears
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-10-06
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1977-04-14
Also published as: AU504227B2; AU1884276A

Description

km-fr

Anmelderin.- International Business Machines

Corporation _r Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung
Aktenzeichen der Anmelderin:; BO 974 047

Verfahren und Vorrichtung zur Neutralisierung statischer Ladungen in Blattmaterialzuführeinrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Neutralisierung statischer Ladungen in Blattmaterialzuführeinrichtungen, wobei Einzelblätter oder Bahnen des zu neutralisierenden Blattmaterials längs einer Koronaentladungsvorrichtung
gefördert werden.

Es sollen insbesondere Ladungen auf Blättern neutralisiert werden, die einen elektrophotographxschen Prozess durchlaufen haben, ! bei dem grosse statische Ladungen auf dem Blattmaterial nieder--' geschlagen werden.

Es ist bekannt, dass sich bei der Verarbeitung von nichtleitendem oder sehr schwach leitendem Blattmaterial, beispiels-

weise bei der Handhabung durch ein Zuführgerät, elektrische
Ladungen aufbauen können. Die mechanische

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Die Verwendung von Koronaentladungsvorrichtungen zur Erzeugung verschiedener Ladungszustände auf Papierblättern ist in der Elektrophotographie allgemein bekannt und beispielsweise in den US-Patentschriften Nr. 3 237 068 und 3 717 8O1 beschrieben.

^: Bewegung des Zuführgerätes kann beispielsweise schon dazu führen, dass statische Ladungen auf dem zugeführten Blatt niedergeschlagen werden, und diese lassen das Blatt dann am Zuführ-

; gerät oder an anderen Blättern festkleben und behindern so seine j

■< weitere Verarbeitung. j

Dieses Problem tritt aber besonders in der Elektrophotographie \

; j

auf, wo Papier oder transparentes Plastikmaterial absichtlich, { z.B. während der Uebertragung des Tonerbildes auf das Material, statisch stark aufgeladen wird. Wenn diese Blätter dann die Kopiermaschine verlassen, haften sie bekanntlich stark aneinander. Ernsthafter als die Unbequemlichkeit für den Benutzer derartiger aneinander haftender Kopien ist das Problem von haftenden Kopien, die sich in automatischen Papierverarbeitungs-geräten wie Sortiereinrichtung verklemmen, nachdem die Kopierblätter aus dem Kopierer in solche Verarbeitungsgeräte laufen.

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Diase Patente befassen sich mit dem Niederschlagen einer gleichförmigen Ladung auf dem Blattmaterial und mit der Reduzierung dieser Ladung, um das Trennen der Blätter von einer elektrostatischen Haftplatte zu unterstützen. Keine dieser Patentschriften zeigt die Möglichkeit, ein Blatt völlig zu neutralisieren. Die Auflage unter dem Kopiermaterial an der Koronavorrichtung kann in beiden Patentschriften als eine Quelle statischer Ladungen dienen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin,- Blätter und insbesondere Kopierblätter von einem Kopierer so zu neutralisieren, dass die Κοχ-iierblätter sich leicht von einer Bedienungskraft oder einem an den Kopierer angeschlossenen Blattvararbeitungsgerät handhaben lassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist aus dem Patentanspruch 1 ersichtlich- eine erfinaungsgemäße Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist aus Patentanspruch 5 ersichtlich. Die übrigen Ansprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung .

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Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand von Seichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin

dung ein Paar Koronadrähte und ein Drahtgitter zum Tragen eines Blattes bei seinem Durchlauf unter der Koronaentladungsvorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht der in der Fig. 1 gezeigten

Vorrichtung- die insbesondere die Anordnung der Koronadrähte und die Winkelstellung des Blatträgerrostes zur Vorschubrichtung zeigt,-

Fign. 3A und 3B zwei Koronadrähte bei der Entladung eines beschränkt leitfähigen Blattes zu verschiedenen Zeitpunkten t.. und t₂;

Fign. 4A und 4B zwei Koronadrähte beim Ladungsausgleich auf

einem absolut isolierenden Blatt zu verschiedenen Zeitpunkten t.. und t„ ;

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Fig. 5 einen. Schnitt durch ein anderes Außfuhrungsbei spiel der

Erfindung mit einem. Paar Korcmadrühten und Luftlager im·.·, des Blattes;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einen·)

Paar Koronadrähten und einem nicht leitenden flexiblen Band zujTi Tragen des Blattes an der neutralisierenden Koromientladungs vor richtung vorbei;

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Paar

Koronadrähten, die von Wechselspannungen mit entgegen gesetzter Phase gespeist werden;

Fig. 8 ein. weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem

Paar Koronadrähten, wo an die Drähte Spannungen, mit entgegengesetzter Polarität angelegt werden;

Fig. 9A - 9C die an einer Stelle wirksame Ladungsdichte für ein Punkt

auf einem- Blatt bei dessen Bewegung unter der Neutralisier ungskorönaentladungsvorrichtung hindurch und

Fign. 1OA und 1OB die effektive Ladungsdichte, die in einem anderen Bei-

s.picl an verschiedenen Stellen auf ein Blatt aufgebracht wird, während es sich unter der Neutralisierungskoronaentladungsvorrichtung vorbeibewegt.

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Bei dem in den Figuren 1 und Z dargestellten bevorzugten Ausführung-pbeispiel der Fir findung wird ein Blatt 10 durch die Transportrollen 16 und 18 unter den Koronadrälitcn 12 und 14 hindurch transportiert. Die oberen Transportrolle^ 16 und 18 in der Fig. 1 arbeiten mit unter dem Blatt 10 liegenden Transportrollen 20 und 22 (Fig. 2) so zusammen,, dass diese Rollen 20 und 22 als AndruckroJlen wirken und die Transportrollen das Blatt unter den Koronadrähten hindurch transportieren können.

Die Unterlage des Blattes 10 sollte bei dessen Transport unter den Koronadrähten nicht leiten. Wenn die Unterlage leitet, verhindern nämlich in der Unterlage fliessende Ladungen eine Neutralisierung des Blattes, die ja darauf zurückzuführen ist, dass auf dem Blatt vorhandene Ladung entgegengesetzte Ladungsträger von der Neutralisierungskoronaentladungsvorrichtung her anzieht. Wenn die Unterlage leitet, kann der Ladungsfluss in dieser Unterlage die Ladungen auf der Unterlage bei deren Bewegung unter der Koronavorrichtung ausgleichen, so dass im Endeffekt das Ladungen tragende Blatt keine entgegengesetzte Ladung von der Koronavorrichtung anzieht. Nachdem das Blatt die leitende Unterlage verlässt, ist es dann immer noch geladen.

Während das Blatt 10 unter den Koronadrähten 12 und 14 entlang trans-

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porticrt wird, wird es von einem Drahtgitter oder Rost 24 getragen, dessen isolierte Drähte zwar vorzugsweise nicht leiten, jedoch aus leitendem 'Material hergestellt sein können. Wenn die Drähte 24 tatsächlich leiten, sollten sie mit der Bewegungsrichtung des Blattes 10 einen Winkel bilden, wie in der Fig. 2 dargestellt ist. Das Ergebnis ist eine praktisch nichtleilci Auflage für das Blatt 10 in der Nähe der Koronadrähte .12 und 14.

Der Winkel oder die Biegung in den Auflagedrähten 24 sorgt dafür, dass ein gegebener Punkt auf dem Blatt 10 bei seiner Bewegung unter den Koronadrähten nur für eine sehr kurze Zeit über einem Trägerdraht 24 liegt. Audi wenn die Trägerdrähte 24 also leiten, behindern sie die Neutralisationsfunktion der Koronadrähte 12 und 14 praktisch nicht oder nur sehr wenig.

Um die Neutralisation zu erreichen, werden die Koronadrähte 12 und 14 synchron mit einer die Polarität periodisch wechselnden Spannung von der Quelle 26 gespeist. Die Koronadrähte sind innerhalb der leitenden Koronaabschirmung 28 montiert, die geerdet ist. Die äusseren Verbindungen zwischen den Koronadrähten 12 und 14 einerseits und der Koronaabschirmung 28 andererseits erfolgen auf den Isolierblöcken 30 und 32. Die Koronadrähte 12 und 14 werden parallel von derselben Spannung der periodisch die Polarity wechselnden Quelle 26 gespeist. Der Abstand S_Q zwischen den Koronadrähf c-i

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12 und 14 ist ein ungerades Vielfaches der Hei] ft ο drr .sogenannten Neutralisn tionswcllenlanpe λ , die durch folgendem .Ausdruck gegeben ist: X zz Vf₃ /f.

Der Abstand Sq zwischen den Koronadrähten. 12 und 14 ist also eine Funktion der Geschwindigkeit Vg des Blattes 10 sowie (\cr Frequenz, f der Wechselspannung, so dass ein gegebener Punkt auf dem Blatt 10 Ladungen entgegengesetzter Polarität von den Koronadrähten 32 und 14 erfährt, wenn er unter diesen Drähten durchläuft. Die Neutralisation durch Entladung ist in den Figuren 3A und 313 und diejenige durch Ladungsausgleich ist in den Figuren 4A und 413 dargestellt.

Li der Fig. 3A ist ein Entladungsvorgang unter dem Draht 12 zu einem Zeitpunkt ti gezeigt. Es wird angenommen, dass die Polarität der Koronadr;i]iU· zu diesem Zeitpunkt positiv ist, und infolgedessen erfolgt um den Koronadraht 12 herum eine positive Ionisierung dei· Luft. Positive Ladung fliesst zur geerdeten Abschirmung 28 und auch in Richtung zu negativen Ladungen auf dem Blatt 10. Nach der Darstellung in der Fig. 3A befinden sich negative Ladungen auf der Unterseite des Blattes, während alle positiven Ladungen auf der Oberseite des Blattes 10 liegen, welche der Koronaentladungsvorrichtung zugekehrt ist. AVenn der Koronadraht 12 jjositiv ist,

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werden die positiven Ladungen auf dem Blatt JO nicht beeinflusst. Die negativen Ladungen auf dem Blatt 10 werden jedoch durch die Wanderung von positiven Ladungen von dem Koronadraht 12 durch das beschränkt leitfähige Papier 10 hindurch entladen und neutralisiert.

In der Fig. 3B ist gezeigt, wie derselbe Punkt auf dem Blatt 10 y.\i einer Zeit t2 eine Lage unter dem anderen Koronadraht 14 erreicht hat. Wie oben gesagt, i?i euer Abstand zwischen de:-. Koror.adri-Llen 12 w.-.d 1-1 so gross, da.^ebeide Drähte 12 und 14 negativ vorgespannt sind, wenn derselbe Punkt des Blattes 10 den Koronadraht 14 erreicht hat. Die negative Spannung am Koronadraht 14 erzeugt eine negative Ionisierung der Luft. Die negativen. Ladungen fliessen zur Koronaabschirinung 28 und zum Blatt 10, so wie sie von den positiven Ladungen auf demselben angezogen werden. Wenn keine positiven Ladungen auf dem Blatt 10 vorhanden sind, findet nur ein geringfügiger oder gar kein negativer Ladungsfluss zum Blatt 10 hin statt. Zur Zeit t£ werden also nach der Darstellung in der Fig. 3B die positiven Ladungen auf dem Blatt 10 durch einen Fluss von negativen Ladungsträgern vom Koronadraht 14 entladen. Da derselbe Punkt auf dem Blatt 10 vorher zur Zeit t-^ durch den Koronadraht 12 bereits negativ entladen wurde, bewegt sich das Blatt 10 jetzt unter der Koronaabschirmung 28 heraus in einem vollständig entladenen Zustand.

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In den Figuren 4A mid 4ß ist die Ncutralisierung eines absolut isolierenden ■ dielektrischen Blattes 10', wie beispielsweise einer tramsparontcn Plastikfolie, durch Ladungsausgleich und nicht durch Entladung dargestellt. Zur Zeit tj steht ein gegebener Punkt des dielektrischen Blattes 10' unter dem Koronadraht 12. Die Koronadrähte IZ und 14 haben zur Zeit t, eine positive Vorspannung, und daher wird die Luft um den Koronadraht 12 positiv ionisiert und positive Ladung flies st zur Abschirmung 28, wie es in der Fig. 4A gezeigt ist. Wenn negative Ladungen auf der Unterseite des dielektrisch'·: Blattes 10' liegen, fix es sen. ausserdcm gleich viel positive Ladungen auf die Oberseite, entsprechend der anziehenden Wirkung dieser negativen Ladungen Der Ladungsfluss erfolgt zur Oberfläche des Blattes 10', weil die Ladungen nicht quer durch das Blatt 10' wandern können. Die negative Ladung auf der Rückseite des Blattes 10' wird ausgeglichen durch eine neutralisierende positive Ladung auf der Oberseite des Blattes 10'.

Nach der Darstellung in der Fig. 4B liegt später zur Zeit t^ derselbe Punkt auf dem Blatt 10' unter dem Koronadraht 14. Zur Zeit t2 haben die Koronadrähte 12 und 14 eine negative Vorspannung, und so fliesst negative Ladung zu zurKoronaabschirmung 28 und zum Blatt 10'. .Negative Ladungen fliessen zum Blatt 10' nur soweit sie für die Neutralisation gebraucht werden. Wenn also eine positive Ladung auf der Oberfläche des Blattes 10' liegt, die durch die

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negative" Ladung auf der Unterseite des Blattes 10' 'nicht au κ geglichen wird-, fliesst eine negative Ladung auf die Oberfläche zur Entladung dieser positive Ladung. Weiterhin flics sen negative Ladungsträger zur Oberseite des Blattes 10', urn positive Ladungen auszugleichen, wenn eine positive Ladung auf der Unterseite des Blattes 10' liegt, die durch eine negative Ladung auf der Oberseile des Blattes 10'noch nicht ausgeglichen ist. Ein Blatt 10' verlässt also die Koronaabschirmung 28 in einem ausgeglichenen Ladungszustand und mit praktisch einer Gesamtladung Null.

Ein anderes Ausführüngsbeispiel, bei dem eine Bahn oder ein Band entladen wird, ist in der Fig. 5 dargestellt. Die Neutralisierungskoronavorrichtung besteht aus den Koronadrähten 34 und 36 und einer Koronaabschirmung 38. Die Koronadrähte haben voneinander einen Abstand Sq = N(A /2) und N ist eine ungerade Zahl. Die Koronadrähte werden von einer periodisch die Polarität wechselnden Spannungsquclle, wie sie auch in der Fig. 1 gezeigt ist, synchron gespeist, was durch die Sinuswelle über den Koronadrähi. in der Fig. 5 angedeutet ist. Das Band 40 wird, vorbei an den Koronadrähten 34 und 36 durch die Antriebs rollen 42 und 44 gefördert, die mit entsprechenden Andruckrollen 46 und 48 zusammenarbeiten.

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Die: nichtleitende· Unterlage für das in der Fig. 5 dar go si el J(e Ausfiihrungf-bei spiel wird durch einen Luftlagerraum 50 gebildet, der eine Kammer 52 . enthält, die von einer nicht dargestellten Quelle mit JUiff. unter einem Druck Pj versorgt, wird. Die Luft strömt aus der Kammer 52 durch Löcher 54. J7>i cauP den Löchern. 54 unter dem Band 30 ausströmende Luft erzeugt einen Luftfilm mit einem Druck P£ auf das Band 30. Dieser Druck Pn trägt das Band 40 über die Oberfläche des Raumes 50.

Der Vorteil der Luftlagerung des Bandes 40 besteht darin, dass diese Lagerung des Bandes 40 bei dessen Bewegung unter den Koronaclrähten 34 und 36 elektrisch nicht leitet. Wenn die Dicke des Luftlagers nicht ausreicht, UiTJ das Band 40 nichtleitend zu tragen, sollte der Raum 50 aus nichtleitendem: Material hergestellt werden.

Fig. 5 zeigt ausserdcm den Einfluss der Neutralisationsvorrichtung auf das Band bei dessen Bewegung unter den Koronadrähten 34 und 36. In der Elektrophotographie ist das Band 40 üblicherweise ein Papierband mit einer beachtlichen gleichmässigen negativen Aufladung auf seiner Rückseite und mit Gebieten positiver Ladung auf der Oberseite, die zu Ablagerungen von ■ Tonermaterial gehören. Bei der Bewegung des Papierbandes 40 unter den Koronadrähten 34 und 36 von rechts nach links wird ein Teil der Ladungen

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am Koroiiadrahl 34 entladen und der Rest der Ladungen wird am Kor-oiiadraht 36 entladen, so dass das Band neutralisiert die Vorrichtung nach links yerlä.sst.

Eine andere ÄusfUbrungsiorm ist das in der Fig. 6 dargestellte nichtleilcndv Transportband 58, das ein Blatt 60 von rechts nach links unter einer Neutralisierungskoronavorrichtung, die im wesentlichen mit der in den Figuren 1 und 5 gezeigten identisch ist, hindurch transportiert. Entsprechend. Teile erhielten in den Figuren 1, 5 und 6 dieselben Bezugszahlen.

Das Band 58 besteht vorzugsweise aus nichtleitendem Gummi und läuft um die Rollen 62 und 64, die beide angetrieben werden können, um das Band 58 und dadurch das Papier 60 unter die Koronadrähtc 34 und 36 zu transportieren. Wenn sich das Blatt 60 unter den Koronadrähten 34 und 36 von rechts nach links bewegt, wird es entladen. Nach der Darstellung in der Fig. 6 sind die Koronadrähte 34 und 36 positiv geladen, und somit werden die negativen Ladungen unter dem Koronadraht 36 entladen und die positiven Ladungen unter dem Koronadraht 34 bleiben unverändert. Da die Koronadrähte 34 und 36 um ein ungerades Vielfaches der Hälfte dei" Neutralisationswellenlänge voneinander getrennt sind und da sie durch eine Wechselspannung synchron gespeist werden, erfahren alle Bereiche des Blaites

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beide Polaritäten, nachdem sie unter beiden Drähten hinwegbewegt wurcU-n. Beim. Verlassen der Neutralisierungskoronavorrichtung hat das Blatt 60 daher praktisch die Gesamtladung Null.

Bei anderen in den Figuren 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiclen werden positive und negative Wechselspannungssignale gleichzeitig an die Koronadrähte angelegt. In der Fig. 7 werden zwei Paare von Koronadrähten gespeist, während in der Fig. 8 ein solches Paar gespeist wird.

In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispiclen wurden nur zwei Koronadrahte verwendet, die gleichzeitig mit derselben Wechselspannung gespeist wurden und um ein ungerades Vielfaches der halben Ncutralisationswellcnlänge voneinander getrennt waren.

Man kann auch noch mehr Koronadrähte verwenden, die vorzugsweise als Paare angeordnet werden sollten, um sicherzustellen, dass ein gegebener Punkt auf dem Blatt immer einer gleichen Anzahl von positiven und negativen Zyklen ausgesetzt wird, weil sonst eine kleine remanente Ladung auf dem Blatt durch die Neutralisationskoronavorrichtung zurück gelassen werden könnte.

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Bei Verwendung eines Paares von Koronadrähton, wie es in el ο η Figuren 1 bis 6 oben beschrieben wurde, kann eine Schwierigkeit auftreten, die dadurch bedingt ist, dass die an beide Drähte angelegten Signale synchron sind und periodisch zwischen positiv und negativ wechseln. Wenn jetzt ein zu entladender Punkt auf dem Kopierblatt unter einem Draht hindurchläuft, während gerade die Spannung von plus nach minus verlaufend Null ist, läuft derselbe Punkt unter dem nachfolgenden Draht im Paar durch, wenn die Spannung wieder Null geworden ist, aber von minus nach plus läuft. Somit läuft ein gegebener Punkt auf dem Blatt unter den Koronadrähtcn durch, jedesmal wenn eine niedrige Spannung an den Drähten liegt.

Diese Schwierigkeit des Nulldur ch ganges der Spannungkann auf zweierlei Art. ganz klein gehalten werden. Zuerst einmal kann die Frequenz der die Koronadrähte speisenden Wechselspannung so gewählt werden, dass der ungerade Multiplikationsfaktor N für den Abstand zwischen den Koronadrähtn wenigstens 3 beträgt. Die Wirkung dieser Lösung wird später in einem Vergleich der Figuren 9B und 1OB erläutert. Die zweite Lösungsmöglichkeit besteht in der Ver\vendung eines zweiten Paares von Koronadrähten, die gegenüber den "ersten Koronadrähten um ein Viertel der Neutralisationswellcnlänge verschachtelt angeordnet sind. Diese zweite Lösung garantiert, dass ein gegebener Punkt auf einem zu entladenden Blatt maximale Spannungei

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uaitcr einem Paar Koronadrähte erfährt, wenn er unter dem anderen Paar Nu!!durchginge hat. In der Fig. 7 ist hierfür ein AusfUhruiigsbcispiel dar- . gestoRt.

Die Neutralisierungskoronavorrichtung 66 in der Fig. 7 enthält zwei Paar Koroiiaclrähtc, und zwar einmal die Koronadrähle 68 und 70 und zum anderen die Koronadrähle 72 und 74. Jedes Paar Koronadrähte ist durch eine Strecke Sq voneinander getrennt, worin: Sq = N (p, /2), p_s = ^s/^ ^unc' N = 1, 3, 5, 7

Ausscrdem sind die beiden Paare um eine Strecke S,-/2 gegeneinander verschoben, was einem Viertel eines ungeraden Vielfachen der Ncutralisationswellenlänge entspricht.

Ein zu neutralisierendes Blatt 76 ist unter der Neutralisierungskoronavorrichtung 66 durchlaufend dargestellt. Der Antrieb zur Bewegung des Blattes und. konstruktive Einzelheiten sind nicht gezeigt. Es können beispielsweise die in den Figuren 1, 2, 5 und 6 dargestellten Verfahren benutzt werden.

Die periodisch die Polarität wechselnde Quelle zur Ncutralisicrung in der Koronavorrichtung 66 ist eine Wechsclspannungsquellc 78, die mit den

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Koronadruht.cn über einen Transformator 80 mit Mi ttelan?,apfung verbunden ist. Die Mitte lanz-apfung der Sclcuii dar wicklung des Transformators 80 ϊκΐ-geerdet. Die an die Koronadrähtc 68 und 70 angelegte Wechselspannung ist somit urri 180° phasenverschoben gegen die Wechselspannung, die an das Koronadrahtpaar 72 und 74 angelegt wird. Durch diese Konfiguration ist sichergestellt, dass ein zu entladender Punkt auf dem Blatt immer eine nennenswerte positive und negative Ladung bei seinem Durchlauf unter der Neutralisierungskoronavorrichtung erfährt. Die an einen gegebenen Punkt auf einem, zu entladenden Blatt wirksame Ladungsdichte ist am besten aus den Figuren 9 und 10 zu entnehmen. Vorher wird jedoch ein weiteres in der Fig. 8 dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die Neutrali sierungskoronavor richtung 82 in der Fig. 8 enthält ein Paar Koronadrähte 84 und 86. Das zu neutralisierende Blatt 88 ist schematisch dargestellt, wie es sich, unter der Koronavorrichtung 82 hindurch in der Fig. 8 bewegt.

Das in der Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch, dass die an die" Koronadrähte 84 und 86 angelegten Spannungen um 180° phasenverschoben sind. Der Abstand Si der Koronadrähte 84 und 86 muss somit ein Vielfaches der Neutralisierungswellcnlänge. sein: ^ Si = N. X , X = V_s/F und N = 1, 2,3,4..

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Dadurch wird sichergestellt, dass ein gegebener Punkt auf dem Blatt 88, der den. Koronadraht 84 passiert, während dieser positiv geladen ist, dann den Koronadraht 86 passiert, während dieser negativ vorgespannt ist. Die Koronadriihte 84 und 86 werden von einer Wechsclspamiungsquello 90 über einen Transformator 92 mit geerdeter Mittelanzapfung gespeist.

Das in. der Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel hat ähnliche Schwierigkeiten mit dem Nulldurchgang wie sie vorher schon beschrieben wurden. Das Problem kann in gleicher Weise gelöst werden. Einerseits kann die Frequenz der Wechselspannung so gewählt werden, dass das niedrigste Vielfache der Ncutralisierungswellenlänge gleich 2 ist. Andererseits kann die Schwierigkeit mit dem Nulldurchgang praktisch genauso gelöst werden, wie es in der Fig. 7 gezeigt wurde.

Um das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 so auszubilden, dass es zwei Paare? von Koronadrähten in der Weise verwendet, wie es in der Fig. 8 dargestellt ist, sind nur wenige Aenderungen erforderlich. Zuerst ist der Abstand zwischen den Koronadrähten desselben Paares wie in der Fig. 8 zu S\ zu machen anstatt zu Sq. Zweitens wird die Versdi iebung zwischen den Koronapaaren δχ/2 anstelle von Sq/2. Schliesslich müssen die jeweils erste Drähte in den beiden Paaren gemeinsam an den einen Anschluss der

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Sekundärwicklung des Transformators g^l°gt werden, und die. beiden hinleren Drähte in den beiden Paaren ebenfalls gemeinsam an dci\ anderen Anschluss der Sekundärwicklung angeschlossen werden.

Im Folgenden wird die Arbeitsweise der verschiedenen Ausfiihrungsbeispielp der Erfindung unter Bezug auf die in den Figuren 9 und 10 dargestellten Wellcnzüge beschrieben. Diese Wcllenzüge stellen die Ladungsdichte dar, der ein gegebener Punkt auf einem zu neutralisierenden Blatt bei seiner Bewegung unter der Neutralisierungskoronaeinhe.it ausgesetzt wird. Bei den Wellenzügen in den Figuren 9A bis 9C ist der ungerade Multiplikati ons faktor N gleich 1, bei den Wellenzügen in den Figuren lOA. und 1OB ist der ungerade Multiplikationsfaktor N gleich 3.

Die Fig. 9A zeit die Ladungsdichtc, der ein Punkt auf einem Blatt 10 (Fig.l) •bei seiner Bewegung unter den Koronadrähten IZ und 14 ausgesetzt ist, wobei dieser Punkt zur Zeit einer grössten positiven Spannung unter dem Koronadraht 12 und zur Zeit einer grössten negativen Spannung unter derri Koronadraht 14 liegt. Wenn sich der Punkt unter der Koronavorrichtung bewegt und sich dem Koronadraht 12 nähert, baut sich die Ladungsdichtc auf, weil die Spannung auf dem Koronadraht 12 zunimmt und der Punkt immer näher an den Koronadraht 12 herankommt. Zur Zeit t^ steht der Punkt direkt unter

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dem Koronadralit 12 und die Spannung auf dem Draht ist eine höchste positive Spannung.

Wenn sich der Punkt vom Koronadraht. 12 wegbewegt, gebt die zur Entwickln g des Punktes verfügbare Ladungsdichte herunter, weil die Spannung auf dein Koronadraht 12 abnimmt und auch weil der Punkt sich vom Koronadraht 12 wegbewegt. Zur Zeit t? steht der Punkt in. der Mitte zwischen den beiden Koronadrähten 12 und 14., Er empfängt jedoch keine Ladung von den Koronadrähten, weil zu dieser Zeit die an die Koronadrähte angelegte Spannung durch Null geht. Ausserdem ist der Punkt auf dem Blatt weit genug von den Koronadrähten entfernt, so dass er nur eine geringe oder gar keine Ladung empfangen wurde, auch wenn ausreichend Spannung an den Drähten läge.

Wenn sich der Punkt auf dem Blatt 10 dein Draht 14 nähert, wird dessen Spannung negativ. Die an dem Punkt verfügbare Ladungsdichte wird also immer negativer, bis zur Zeit to die grösste negative Spannung an dem Koronadräht 14 liegt und der Punkt direkt unter ihm steht. Der Punkt bewegt sich dann vom Koronadraht 14 hinweg, während gleichzeitig die negative Spannung bis auf Null abfällt.

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Pie I¹Ig. 9A zeigt die besten Bedingungen für die Noulralisieruug eines Punktes. Für Punkte auf dem Papier ]0, die nicht, zur Zeit, der gross ton Spannung auf den Koronadrähten diese passieren,' sind die neutralisierenden Ladungsflüsse nicht so stark. Der ungünstigste Fall ist in der Fig. 9B gezci ßi. wo ein Punkt auf dem Blatt unter den Kor on ad ruhten 12 und 14 gerade in dem Moment steht, in dem die an den Draht angelegte Spannung den NuIl-Spannungspcgel kreuzt.

Li der Fig. 9B ist gezeigt, wie sich der Punkt auf dem Blatt 10 dem Koronadraht 12 zur Zeit t^ und dem Koronadraht 14 zur Zeit I3 nähert. "Wenn sich der Punkt dem Koronadraht 12 nähert, beginnt er eine negative Ladung zu · \ empfangen, deren Dichte umsomchr zunehmen würde, je dichter der Punkt an den Koronadraht 12 herankommt. Da die an den Koronadraht 12 angelegte Spannung jedoch schnell nach Null abnimmt,, nimmt auch die am Punkt verfügbare Ladungsdichte schnell ab. Zur' Zeit tj_ schwingt die Spannung auf dem Koronadraht 12 von negativ über Null nach positiv und es steht keine Spannung zur Verfügung, wenn der Punkt direkt unter dem Draht 12 steht. Wenn sich der Punkt vom Draht 12 wegbewegt, baut sich die Spannung auf dem Draht 12 schnell positiv auf-. Bevor sich jedoch genug Ladung aufbauen kann, wird die Entfernung zwischen dem Punkt und dem Draht gross genug, um die für den Punkt auf dem Blatt wirklich verfügbare Ladungsdichte erheblich herabzusetzen.

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Zur Zeit t-, hat die SjDannung auf den Koronadrähten 12 und 14 an sich ihren Höchstv.'ert erreicht, der Punkt auf dem Blatt ist jedoch von den Koronadrähten weit entfernt und wird nur von einer kleinen oder von gar keiner Ladungsdichte erreicht. Das Blatt läuft weiter und wenn sich jetzt der Punkt dem Koronadraht 14 nähert, kommt er ihm nahe genug, um eine positive Ladung vom Koronadraht 14 aufzunehmen. Wenn der Punkt auf dem Blatt sich dem Koronadraht 14 nähert, nimmt gerade die Spannung auf denn. Koronadraht von positiv über Null nach negativ ab. Wenn sich der Punkt vom Koronadraht 14 wegbewegt, baut sich die negative Spannung auf dem Draht auf. Die Ladungsdichte für den Punkt auf dem Blatt 10 nimmt jedoch mit zunehmendem. Abstand des Punktes vom Koronadraht 14 ab. Nach einem kurzen negative·· Aus schlag nach der Zeit t, in der Fig. 9B fällt daher die am Punkt verfügbare Ladiuigsdichte auf Null zurück. Wie in der Fig. 9B zu sehen ist, empfängt daher ein Punkt, der gerade dann die Koronadrähtc passiert, wenn deren Spannung den Nullpunkt durchläuft, eine sehr kleine Ladung von den Koronadrähten, und das ist das oben beschriebene Nulldurchgangsproblem.

Wenn ein zweites Koronadrähtepaar hinzugefügt wird, wie in der Fig. 7, dann wird die Ladungsdichte als Funktion der Zeit für denselben Punkt auf dem. Blatt, die durch die Fig. 9B dargestellt ist, zur Ladungsdichte entsprechend dem Wellenzug der Fig. 9C. Wenn ein Punkt auf dem Blatt 76

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(Fig. 7) sich unter den vier Koronadrähten hindurchbewegt, ist er einer · Ladungsdichtc ausgesetzt, wie in der·Fig. 9C dargestellt ist. Zur Zeit ti ist die Spannung auf dem Koronadraht 68 und somit die. Ladungsdichtc in der Fig. 9C ein positiv verlaufender Nulldurchgang. Wenn sich der Punkt in die Nähe des Koronadrahtes 68 bewegt, empfängt er nur eine kleine negative Ladung und anschliessend eine kleine positive. Ladung.

Wenn der Punkt auf dem Blatt 76 jedoch den Koronadraht 72 zur Zeit \.^ erreicht, befindet sich die Spannung auf dem Koronadraht 72 auf ihrem negativen Maximum. Der Punkt -empfängt dann eine-gr.össte negative Ladung zur Zeit t->. Zur Zeit to steht der Punkt dann unter dem Koronadraht 70, wo er bei dem negativ verlaufenden Nulldurchgang ankommt. Unter dem. Draht 70 erfolgt eine kleine Entladung, da der Punkt nur eine kleine positive Ladung und anschliessend nur eine kleine negative Ladung empfängt. .

Zur Zeit t^ schliessTich hat sich der Punkt aber auf dem Blatt 76 unter den Koronadraht,74 bewegt, der zu dieser Zeit seine grösstc positive Spannung führt, und somit erhält der Punkt eine, grösste positive Ladung zur Zeit t.·

Ein Vergleich der Figuren 9B und 9C zeigt, wie die aus vier Drähten bestehende Ncutralisierungskoronavorrichtung das Nulldurchgangsproblem

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gelöst hat. Obwohl in der P'ig. 9C ein Punkt auf einem Blatt Nulldurchgangsbedingungen zu den Zeiten I^ und t^ antreffen kann, trifft er auch auf grosse positive und negative La.dimgsbcdin.gungen zu den Zeiten t-> und t^. Obwohl nicht dargestellt, gilt das Umgekehrte entsprechend, wenn der Punkt auf dem .Blatt die Nulldurchgänge zu den Zeiten t-> und tj erreicht. Ein solcher Punkt hat dann grosse positive und negative Ladungen zu den Zeiten t, und t :>

Die Altcrnalivlösung für das Nulldurchgangsproblcm ist in den Figuren JOA und 1OB gezeigt und besteht in der Verwendung grösscrer ungerader Vielfacher der Neutrali sationswcllcnlängc. In den Figuren 10A und 1OB beträgt das ungerade Vielfache N - 3. Die Zeiten t^ und t·^ entsprechen in den Figuren 1OA und 1OB denjenigen Zeiten, zu denen der Punkt auf dem Blatt 10 in der Fig. 1 unter den Koronadrähten 12 bzw. ]4 steht. In der Fig. 1OA passiert der Punkt die Koronadrähte zur Zeit der Spitzenspannung, während er in der Fig. 1OB unter den Drähten während der Zeit des Nulldurchganges steht.

Der Wellenzug der Ladungsdichte in der Fig. 1OA ist im wesentlichen derselbe wie in der Fig. 9A, die Frequenz ist jedoch höher. Dementsprechend sind die Ladungsdichtenimpulse zu den Zeiten tj und t^ enger und vor ihnen und hinter ihnen laufezi kurze Impulse entgegengesetzter Polarität.

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Aus einem Vergleich der Figuren 1OB und 9B gehl die Aehnlichkeit der WelleiiTiligp hervor, die positiven und negativ en Ausschläge auf jeder Seite des -Uobergangspunktcs sind jedoch in der Fig. 1OB grosser aufgrund dor Tatsache, dass liier die ungerade vielfache Wellenlänge kurzer ist. Somit hat die vom Punkt empfangene Ladung vor dessen Fortlaufen von den Korona· drähten noch eine Möglichkeit, sich sehne]! aufzubauen, bevor ihre Wirkung verloren geht, weil der Punkt sich vom Koronädraht entfernt. Nach der Darstellung in der Fig. 1OB wurde daher das Problem des Nulklurchganges gelöst, indem man die Frequenz so erhöht, dass ein Punkt auf dem Blatt 10 einen grösscren positiven und negativen Ausschlag auf jeder Seite des Null-Durchgangspunktes erfährt.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindungist in der Fig. 1 dargestellt. Betriebswerte liegen in der Grössenordriung von Blatt/Bandgeschwin digke.it etwa 75 cm je Sekunde,

Frequenz der Wechselspannung gleich der Netzfrequenz, Abstand zwischen den Drähten und Wänden der Koronacinheit etwa 6 bis 10 mm,

Abstand zwischen Koronadrähten und Blatt oder Band etwa 7,5mm und Sq etwa 19 mm.

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Claims

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P ?. ύ? £ E T A K S P Fl Ü C H E

Verfahren zur Noutralisieruny statischer Ladungen in Blattvaaterialzuführainriclituncjen, wobei Einzelblätter oder Bahnen des zu neutralisierenden Blattmaterials längs einer Koronaentladungsvorrichtung gefördert werden,- gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(a) Das Blattmaterial wird mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit mit Hilfe von elektrisch nichtleitenden Fördereinrichtungen unter mindestens zwei sich quer zur Transportrichtung erstreckenden Koronadrähten hindurchgeführt,, welche mit Wechselspannung gespeist werden,

(b) bein Passieren mindestens eines ersten ICoronadrahtes wird eine Stelle des Blattmaterials einer Koronaentladung einer ersten Polarität ausgesetzt?

(c) beim Passieren mindestens eines zweiten Koronadrahtes wird die gleiche Stelle des Blattmaterials einer Koronaentladung einer zweiten Polarität ausgesetzt, und

(d) die Polarität der Koronadrähte wird mit einer Frequenz gewechselt, die in fester Beziehung zum gegenseitigen Abstand der Koronadrähte und zu der vorgegebenen Trans Portgeschwindigkeit steht, um sicherzustellen, dass jede Stelle des Blattmaterials beim Durchlauf durch die Koronaentladüngsvorrichtung in gleichem Masse Koronaentladungen sowohl der ersten als auch der zwei¹-ten Polarität ausgesetzt wird,

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel der Polarität gleichphasig erfolgt, wenn der gegenseitige Abstand der Koronadrähte ein ungeradzahliges Vielfaches der halben "Neutralisationswellenlänge" genannten Grosse beträgt, welche als Quotient der Transportgeschwindigkeit durch die Frequenz definiert ist.
3. Verfahren nach Ans£jruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel der Polarität gegenphasig erfolgt, wenn der gegenseitige Abstand der Koronadrähte ein Vielfaches der "Neutralisationswellenlange" genannten Grosse beträgt. welche als Quotient der Transportgeschwindigkeit durch die Frequenz definiert ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattmaterial an mehreren Paaren von gegeneinander versetzten Koronadrähten vorbeigeführt werden, deren Abstand ein Viertel der "Neutralisations-

j wellenlänge" genannten Grosse beträgt, welche als Quotient

der Transportgeschwindigkeit durch die Frequenz definiert ! ist..
5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Koronaentladungsvorrichtung mindestens ein Paar von sich quer zur Transportvorrichtung des Blattmaterials (10) erstreckenden Koronadrähte (12, 14) aufweist, die an

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eine Wechselspannungsquelle (26) angeschlossen sind, und dass Fördereinrichtungen (16, 18, 20, 22) mit einer ladungsfreien Auflage (24) für das Blattmaterial (10) vorgesehen sind, um das genannte Blattmaterial nacheinander an den Koronadrähten (12, 14) vorbei zuführen,- v/o es Koronaentladungen jeweils der einen und der anderen Polarität in gleichem Maße ausgesetzt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet_f dass die Koronadrähte (12, 14) innerhalb einer geerdeten metallischen Abschirmung (28) isoliert angeordnet sind, welche die Drähte in der Art eines zur Seite des Blattmaterials (10) hin offenen Kastens umgibt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage der Fördereinrichtung innerhalb der Koronaentladungsvorrichtung als Luftlager ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage der Fördereinrichtung innerhalb

der Koronaentladungsvorrichtung ein flexibles Transport- ^! . band (58) ist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gel:ennseich · net,, dass die Auflage der Für der einrieb, tun gen innerhalb der Koronaentladung'svorrichtung ein Rost (24) aus Drähten ist, die mit der Transportrichtung einen Winkel bilj den.

ί
10. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 5 bis S), dadurch j gekennzeichnet, dass, zur gleichphasigen Speisung der Ko- ,

ronadrähte (12,. 14) diese geneinsam an einen Ausgang eii " ·'

^! ner Wechselspannungsquelle (26) angeschlossen sind, deren :

anderer Ausgang geeräst ist.

j
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9.- dadurch

i gekennzeichnet,- dass zur gegenphasigen Speisung der Koronadrähte eines Paares (84, 3G) diene getrennt an je ein Ende der Sekundärwicklung eines zu einer Wechsel-

! Spannungsquelle (90) gehörenden ixanüforiTtators (92) angeschlossen sind, dessen Mittelanzapfung geerdet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch ! gekennzeichnet _f dass zur ge-jenphasigen Speisung der Ko-- ' ronadrähte (68 bis 74) mehrere Paare diese gruppenweise ι abwechselnd an je ein Ende der Sekundärwicklung eines zu ^: ι einer Wechselspannungsquelle (78) gehörenden 'i'ransfor- : mators (30) angeschlossen sind_; dessen ,littelanzapfuiig : geerdet ist.

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