DE2827010A1 - Koronaentladungsvorrichtung - Google Patents

Description

Konishiroku Photo Industry Co., Ltd.
Tokio, Japan

Koronaentladungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Koronaentladung bzw. eine Koronaentladungsvorrichtung, insbesondere für ein elektrophotographisches Kopiergerät zum Aufladen einer photoleitenden Fläche mit einem praktisch gleichmäßigen Potential zur elektrostatischen übertragung eines Tonerbilds von der photoleitenden Fläche auf ein Umdruckblatt bzw. zur Neutralisierung der Ladung auf der photoleitenden Fläche.

Die bisher bei elektrophotographischen Kopiergeräten verwendeten Koronageneratoren sind von dem in Fig. 1a schematisch im Schnitt dargestellten sog. Corotron-Typ und vom sog. Scorotron-Typ gemäß Flg. 1b. Bei diesen Vorrichtungen wird eine hohe Wechsel- oder Gleichspannung an eine oder mehrere Koronaentladungselektroden 1 in Form dünner Metalldrähte, etwa aus Wolfram, angelegt, so daß sie um ihre ümfangsflächen herum Koronaionen erzeugen. Die Ionen werden dabei zur offenen Seite einer Abschirmung 2 hin emittiert, die aus einer Metallplatte, etwa aus Aluminium, besteht und die Elektroden 1 so umschließt, daß deren elektrisches Feld abgeschirmt ist. Auf diese Weise wird zum Aufladen oder Entladen ein Koronastromfluß von den Elektroden zu einem auf Abstand davon ange-

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ordneten, nicht leitfähigen Element erzeugt. Obgleich die sog. Corotron-Vorrichtung eine hohe Ionenemissionsdichte zu gewährleisten vermag, ist sie bezüglich der Erzielung von Gleichmäßigkeit und Stabilität der Ionenemissionsdichte unvorteilhaft. Bei der sog. Scorotron-Vorrichtung ergeben sich ebenfalls Schwierigkeiten bezüglich der Gewährleistung einer hohen Emissionsdichte, obgleich die Gleichmäßigkeit der Emission durch Anordnung eines Gitters 3 an der offenen Seite der Abschirmelektrode 2 verbessert werden kann.

Bei beiden bisherigen Vorrichtungen ist die erreichbare Leistung beim Aufladen und Entladen eines photo- bzw. lichtempfindlichen Mediums beispielsweise eines elektrophotographischen Kopiergeräts, bei dem hoher Gleichmäßigkeitsgrad und hohe Stabilität wesentliche Bedingungen für die Ionenemissionsdichte darstellen, nicht zufriedenstellend. Ein besonders großes Problem besteht dabei darin, daß die Gleichmäßigkeit bzw. Gleichförmigkeit im Laufe der Betriebszeit abnimmt.

■ Die Erfindung ist nun auf der Grundlage von Untersuchungen entwickelt worden, die ergaben, daß die Hauptursache für die mangelnde Aufrechterhaltung von Stabilität bei den bisherigen Koronageneratoren in folgenden Gründen zu suchen ist: Da die Oberfläche der die Koronaentladungselektroden umgebenden Abschirmung glatt bzw. eben ausgebildet ist, treten auffällige Randerscheinungen an den Platten-ümfarigsrändern um die offene Seite der Abschirmung herum auf, so daß die Ionen und Staub nicht gleichmäßig an die Abschirmungsoberfläche angezogen werden können. Insbesondere die Stäubablagerung konzentriert sich auf den Bereich des größten Randeffekts bzw. auf den Bereich in der Nähe der Korona-

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entladungselektrode. Durch den angesammelten Staub wird der Randeffekt weiter verstärkt und dadurch eine Beschleunigung verursacht, wodurch die Gleichförmigkeit der Ionenemissionsdichte schnell beeinträchtigt wird. Außerdem sind die Innenflächen der bisherigen Anschirmungen im Betrieb Beschädigungen unterworfen, so daß sich unregelmäßige Risse oder sonstige Fehler bilden, die ebenfalls zu einer Minderung der Gleichmäßigkeit der Ionenemission beitragen.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Ausschaltung der Nachteile und Mängel der bisherigen Vorrichtungen dieser Art durch Schaffung einer verbesserten Koronaentladungsvorrichtung, die über lange BetriebsZeiträume hinweg eine gleichmäßige und stabile Ionenemission gewährleistet und bei der insbesondere die als Folge der Koronaentladung erzeugte Luft mit hoher Ozonkonzentration abgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Koronaentladungsvorrichtung der angegebenen Art" erfindungsgemäß gelöst durch eine langgestreckte Abschirmung aus einem im wesentlichen leitfähigen· Maschen- bzw. Gitterelement, das eine offenendige Kammer bildet, und durch eine oder mehrere in die Kammer eingebaute Koronaentladungselektroden.

Ein spezielles Merkmal der Erfindung liegt in der Verwendung eines leitenden Netz- oder Gitterelements für die den Koronaentladungselektroden gegenüberliegende Fläche der Abschirmelektrode. Bei dieser Konstruktion erfüllt das ' Gitterwerk des Gitterelements eine Vergleichmäßigungswirkung (averaging action) bezüglich der Anziehung von Ionen und Staub, so daß die Staubablagerung über die Oberfläche des Gitterelements hinweg gleichmäßig erfolgt. Hierdurch wird der wesentliche Vorteil geboten, daß die Emissionsgleichförmigkeit im Laufe der Betriebszeit der Koronaentladungsvorrichtung nicht schnell abnimmt.

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Das vorzugsweise aus Metalldraht bestehende Maschenoder Gitterelement kann an der Innenfläche einer Abschirmplatte einer üblichen Koronaentladungsvorrichtung angeordnet sein und den Koronaentladungselektroden gegenüberliegen. In diesem Fall ist der Einfluß des Randeffekts bzw. die Oberflächenverschrammung der Abschirm- oder Stützplatte aufgrund des Vorhandenseins des Gitterelements vernachlässigbar. Die Abschirmplatte kann vorzugsweise mit einer Anzahl von öffnungen oder Bohrungen versehen sein, so daß die in der Kammer enthaltene, eine photoleitende Fläche ungünstig beeinflussende ozonhaltige Luft über das Gitterelement durch diese Bohrungen entweichen kann. Wenn solche öffnungen oder Bohrungen in der bisher üblichen Abschirmelektrode vorgesehen werden, tritt der Randeffekt auch am ümfangsrand jeder öffnung auf, wodurch die Gleichförmigkeit der Ionenemissionsdichte weitgehend verringert und gleichzeitig die Konzentration der Staubablagerung unter Beeinträchtigung der Stabilität noch verstärkt wird. Bisher bestand also das Problem, daß die Verschlechterung der Vorrichtungsleistung unvermeidlich ist, weil die unerwünschte Luft nicht abgeführt werden kann. Das genannte Problem wird jedoch bei der Erfindung durch Anordnung eines Maschen- oder Gittereleraents an der Innenseite der Abschirmplatte voll und ganz gelöst.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b schematische Schnittansichten von

bisherigen Koronaentladungs- bzw. -erzeugungsvorrichtungen und

Fig. 2 bis 5 schematische Schnittansichten verschiedener Ausführungsformen einer Koronaentladungsvorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung.

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Bei der in Fig. 5 schematisch dargestellten Koronaentladungsvorrichtung ist eine längliche Abschirmung 54 vorgesehen, die eine offenendige Kammer 52 bildet. Die Abschirmung 54 besteht aus einem leitfähigen Maschen- bzw. Gittermaterial mit einer Maschenweite im allgemeinen Bereich von ungefähr 1,27 bis 0,02 mm (10 bis 600 Tyler mesh size) und vorzugsweise von etwa 0,833 bis O,O74mm (20 bis 200 mesh). Aus Gründen der Dauerhaftigkeit und Formbeständigkeit besteht die Abschirmung 54 bevorzugt aus einem Maschengewebe aus rostfreiem Stahl mit einer Maschenweite von 0,833 bis O,O74 mm. Als leitfähiges Maschen- bzw. Gitterelement kann auch ein Siebtuch aus Kohlenstoffasern oder beispielsweise ein perforiertes Metallblech verwendet werden. Die Abschirmung 54 besitzt vorzugsweise einen ü-förmigen oder halbkreisförmigen Querschnitt.

In die offenendige Kammer 52 sind eine oder mehrere Koronaentladungselektroden 51 eingebaut, die in Längsrichtung der Abschirmung 54 von deren einem Ende zum anderen verlaufen. Die Elektroden 51 sind dabei auf passende Weise an den nicht dargestellten gegenüberliegenden Stirnplatten der Abschirmung 54 befestigt. Vorzugsweise bestehen die Elektroden aus feinen Metalldrähten, etwa aus Wolfram.

Bei Erregung der eine koronaemission bewirkenden Drähte 51 mittels einer Koronageneratoreinrichtung oder einer geeigneten Hochspannungsquelle (nicht dargestellt) fließt ein Koronastrom von den Elektroden beispielsweise zu einer nicht ι dargestellten photoleitenden Fläche, welche dem offenen Endabschnitt der Abschirmung mit Abstand gegenüberliegt.

Die Fig. 2 bis 4 veranschaulichen Abwandlungen der Koronaentladungsvorrichtung gemäß Fig. 5, wobei die Ziffern 21, 22 und 24; 31, 32 und 34 sowie 41, 42 und 44 für die in Fig. 5 mit 51, 52 bzw. 54 bezeichneten Bauteile gelten.

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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist eine leitfähige Maschen- bzw. Gitterabschirmung 24 mit einer herkömmlichen Abschirmplatte hinterlegt, die aus Metall, beispielsweise Aluminium, hergestellt ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist eine ein Gitterelement 34 umschließende Metallplatte 35 mit einer Vielzahl von öffnungen bzw. Bohrungen 36 versehen, so daß die in der Kammer 32 befindliche, ozonhaltige Luft über diese öffnungen aus der Vorrichtung entweichen kann. Zur zwangsweisen Unterstützung dieser Luftaustreibung wird zweckmäßig eine Leitung mit den öffnungen der Metallplatte verbunden. Diese Abwandlung ist beispielhaft in Fig. 4 dargestellt, bei welcher eine eine leitfähige Maschen- bzw. Gitterabschirmung 44 umschließende Metallplatte an ihrer Oberseite mit einer Anzahl von öffnungen 46 versehen ist, wobei auf der Oberseite der Metallplatte 45 eine Abdeckplatte 49 montiert ist, welche alle öffnungen abdeckt und über diesen eine Leitung 47 bildet. Die Leitung 47 ist mit einer Auslaßöffnung 48 versehen, über welche die ozonhaltige Luft über die öffnungen 46 aus der Kammer 42 ausgetrieben werden kann.

• Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Koronaentladungsvorrichtung vom sog. Corotron-Typ, weil mit einer solchen Vorrichtung ohne weiteres eine hohe Koronaemissionsdichte erzielbar ist und ausgezeichnete Gleichförmigkeit und Stabilität gewährleistet werden. Im Fall einer Vorrichtung vom sog. Scorotron-Typ ist es jedoch ebenfalls möglich, ausreichend hohe Gleichförmigkeit und verbesserte Stabilität zu erzielen. · '

Beispiel

Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, inodem als Aufladungsvorrichtung für ein photoleitendes Element in einer elektrophotographisehen Kopiermaschine eine bisher

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übliche ■Koronaerzeugungs- bzw. -entladungsvorrichtung der Art gemäß Fig. 1a und eine erfindungsgemäße Koronaentladungsvorrichtung nach Fig. 2 verwendet wurden. Die dabei hergestellten Kopien wurden miteinander verglichen. Als leitfähiges Maschen- bzw. Gitterelement 24 wurde ein Maschengewebe aus rostfreiem Stahl mit einer Maschenweite von 0,30 mm (50 mesh) verwendet.

Bei den Vergleichsversuchen wurden folgende Bedingungen eingehalten: Form und Abmessungen der Abschirmungen waren bei beiden Vorrichtungen gleich. Der Abstand von den Entladungselektroden zur Abschirmelektrode betrug 9 mm, während der Abstand zwischen den Entladungselektroden 10 mm, der Abstand von den Entladungselektroden zum photoempfindlichen Medium aus Zinkoxid 9 mm und die ümfangs- bzw. Oberflächengeschwindigkeit der die Koronaentladungsvorrichtung durchlaufenden photoleitenden Fläche 20 cm/s betrugen. Nachdem durch Belichtung mit einer Vorlage unter gleichen Belichtungsbedingungen jeweils ein latentes Ladungsbild hergestellt worden war, wurden die latenten Ladungsbilder unter identischen Bedingungen mittels einer Tonerentwicklung behandelt und dann unter identischen Bedingungen auf ein Kopie- bzw. Umdruckblatt übertragen. Die dabei erzielten Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt.

Bewertung der Birdungleichmäßigkeit

Spannung an Entladungselektrode (kV)	-5,0	-5,5	-6,0
Entladungsvorrichtung gemäß der Erfindung	Λ	0	0
bisherige Entladungsvorrichtung	X	X	Λ

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Anmerkung; O: keine Ungleichmäßigkeit

^: geringfügige Ungleichmäßigkeit

zu beobachten

X: streifenförmige Ungleichmäßigkeit zu beobachten

Wie aus der vorstehenden Tabelle ersichtlich ist, gewährleistet die erfindungsgemäße Koronaentladungsvorrichtung eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit. Auch bei einem Vergleich bezüglich des Langzeitbetriebs des Kopiergeräts zeigten die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Kopien dieselbe hohe Gleichförmigkeit bzw. Stabilität, wie sie in der Tabelle angegeben ist, während die mit der bisherigen Entladungsvorrichtung hergestellten Kopien Streifenbildung bei einer angelegten Spannung von -6,0 kV zeigten.

Obgleich vorstehend nur einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, sind dem Fachmann selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen und Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird.

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Claims (6)

1. Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

   20. Juni 1978

   Möhlstraße 37 Konishiroku Photo Industry Co., Ltd. D-8000 München 80

   Tokio, Japan _TeI:089/982085-87

   Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

   P-8052

   Patentan Sprüche

   . 1.\ Koronaentladungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine langgestreckte Abschirmung (24, 34, 44, 54) aus einem im wesentlichen leitfähigen Maschen- bzw. (Ul I itpUmiu'mI , (I₁Ii? eine offenendige Kammer (22, 32, 42, 52) bildet, und durch eine oder mehrere in die Kammer eingebaute Koronaentladungselektroden (21, 31, 41, 51).
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein im wesentlichen leitfähiges Metallplattenelement vorgesehen ist, das zumindest einen Teil der Außenfläche des Gitterelements umschließt. · '
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenelement mit einer Anzahl von öffnungen versehen ist, so daß die in der Kammer befindliche Luft über das Gitterelement und die öffnungen aus der Vorrichtung entweichen kann.

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   ORIGINAL INSPECTED

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4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Plattenelement ein Abdeckelement montiert ist, welches alle Öffnungen des Plattenelements überstreicht und mit letzterem eine Leitung bildet, und daß die Leitung mit einem Luftauslaß versehen ist, so daß die in der Kammer befindliche Luft über das Gitterelement, die Leitung und die Auslaßöffnung aus der Vorrichtung abgeführt werden kann.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterelement eine Maschenweite von 0,833 bis 0,074 mm (20 bis 200 mesh) besitzt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterelement aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.

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