DE3422400C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufladen oder Entladen einer Oberfläche gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren und Einrichtungen dieser Art, die mit mehreren Entladungselektroden arbeiten, sind aus der US-PS 41 55 093, der JP-OS 57-205 757 und der JP-OS 58-48 073 bekannt. Durch das Anlegen der Wechselspannung wird auf der mit der Entladungselektrode versehenen Seite des Dielektrikums eine Flächenentladung hervorgerufen, durch die positive und negative Ladungsträger für das Aufladen oder Entladen der gegenübergesetzten Oberfläche erzeugt werden. Derartige Einrichtungen haben gegenüber den auf dem Gebiet der Elektrofotografie verwendeten herkömmlichen Koronaentladungseinrichtungen den Vorteil, daß sie kleiner gehalten werden können und mechanisch robuster sowie weniger anfällig gegen Störungen durch Staub oder Schmutz sind. Das Aufladen oder Entladen der Oberfläche erfolgt mit Einrichtungen dieser Art jedoch äußerst abrupt mit voller Ladungsenergie, was je nach der Beschaffenheit der Oberfläche zu örtlichen Durchschlägen, einer Materialermüdung und/oder einer Verringerung der Lebensdauer führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 derart weiterzubilden, daß die Oberfläche auf schonende Weise geladen oder entladen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß auf die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dargelegte Weise und mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Hierdurch wird erreicht, daß die Oberfläche beim Passieren der Entladungszone zunächst einer niedrigen Ladungsträgerstromdichte ausgesetzt wird, so daß das Aufladen oder Entladen auf das angestrebte Potential hinreichend sanft erfolgt und jegliche Gefährdung bzw. Beeinträchtigung des Materials sicher ausgeschlossen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Entladungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3A die Entladungszone einer Einrichtung nach dem Stand der Technik,

Fig. 3B die Entladungszone der Einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 3C die Entladungszone der Einrichtung gemäß Fig. 3B bei einer erhöhten Wechselspannung,

Fig. 4 die Auswirkung des Spitze-Spitze-Werts einer an die Einrichtung angelegten Wechselspannung,

Fig. 5 die Einrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6A eine perspektivische Ansicht der Einrichtung nach Fig. 5,

Fig. 6B, 6C und 6D Beispiele für die elektrische Verbindung von mehreren Streifenelektroden,

Fig. 7A den Verlauf der Flächenentladung bei der Einrichtung nach Fig. 5 und 6,

Fig. 7B den Verlauf der Flächenentladung bei höherer Wechselspannung,

Fig. 7C den Verlauf der Flächenentladung bei zu niedriger Wechselspannung,

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäß der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Entladungseinrichtung 1, die einer zu ladenden oder zu entladenden Oberfläche eines Objekts 2 gegenüberliegt. Die Einrichtung 1 besteht aus einem Dielektrikum 3, einer Induzierelektrode 4 und einer Entladungselektrode 5. Wie die Fig. 2 erkennen läßt, ist die Entladungselektrode 5 ein einzelnes, längliches Teil, das sich parallel zur Induzierelektrode 4 erstreckt.

Zwischen der Induzierelektrode 4 und der Entladungselektrode 5 liegt eine Wechselspannung aus einer Wechselstromquelle 6 an. Das Objekt 2, das in der Richtung des Pfeils A relativ zur Einrichtung 1 bewegt wird, besteht aus einer leitenden Unterlage 2 a und einer isolierenden oder fotoleitenden Schicht 2 b. Zwischen der leitenden Unterlage 2 a und der Entladungselektrode 5 liegt eine Vorspannung aus einer Vorspannungsquelle 7 an.

Wenn die Wechselspannung an die Induzierelektrode 4 und die Entladungselektrode 5 angelegt wird, tritt in einer Entladungszone nahe der Entladungselektrode 5 eine elektrische Entladung auf, wodurch positive und negative Ionen in ausreichender Menge erzeugt werden. Durch die zwischen die Entladungselektrode 5 und die leitende Unterlage 2 a angelegte Vorspannung werden die positiven oder negativen Ionen selektiv herausgezogen und zur Oberfläche der isolierenden oder fotoleitenden Schicht 2 b des Objekts 2 geleitet, um dort eine Aufladung auf ein gewünschtes Potential mit der gewählten Polarität zu erzeugen.

Als Material für das Dielektrikum 3 kann ein solches relativ hoher Härte, z. B. Keramik, Glimmer, Glas od. dgl., oder ein flexibles organisches Hochpolymer, z. B. Polyimidharz, Äthylentetrafluorid, Polyester, Akrylmaterial, Vinylchloridpolyäthylen od. dgl., verwendet werden.

Die Fig. 3A und 3B zeigen Entladungszonen 10 an der Entladungselektrode 5 bei dem Anlagen der Wechselspannung an die Induzierelektrode 4 und die Entladungselektrode 5. In den Fig. 3A und 3B ist die an der Rückseite des Dielektrikums 3 angebrachte Induzierelektrode 4 mit strich-punktierten Linien dargestellt und ihre Breite mit L bezeichnet. Der schraffierte Bereich ist die Entladungszone in der die Entladung längs der Fläche des Dielektrikums 3 beiderseits der Entladungselektrode 5 auftritt.

In Fig. 3A ist der Verlauf der Entladungszone 10 bei einer Einrichtung nach dem Stand der Technik gezeigt. Die Entladungszone 10 erstreckt sich von den beiden querliegenden Rändern der Entladungselektrode 5 und ihre Breite l ist über die Länge der Entladungselektrode 5 nicht gleichbleibend. Wenn das Objekt 2 der Entladungselektrode 5 gegenübergesetzt und relativ zu dieser bewegt wird, um die isolierende oder fotoleitende Schicht 2 a zu laden, wird deren Oberfläche nicht gleichförmig aufgeladen, d. h., die Oberflächenpotentialverteilung ist in der Längsrichtung wegen der Ungleichförmigkeit ebenfalls ungleichmäßig.

Es wurde gefunden, daß sich die Breite l der Entladungszone 10 mit dem Spitze-Spitze-Wert der zwischen den Elektroden 4 und 5 anliegenden Wechselspannung ändert.

Die Fig. 4 zeigt ein Diagramm, in dem der Spitze-Spitze-Wert gegen die Breite l der Entladungszone 10 aufgetragen ist. Die Entladung beginnt am Punkt B. Mit Ansteigen des Spitze-Spitze-Werts nimmt auch die Breite der Entladungszone zu, bis schließlich eine Sättigung eintritt, wobei die Breite l im gesättigten Zustand im wesentlichen gleich der Breite L der Induzierelektrode 4 ist, d. h., sich die Entwicklungszone im wesentlichen bis zu den querliegenden Rändern der Induzierelektrode 4 erstreckt. Selbst bei einer weiteren Erhöhung des Spitze-Spitze-Werts geht die Breite l nicht über diese Ränder der Induzierelektrode 4 hinaus. Das verwendete Dielektrikum 3 bestand aus einer Aluminiumoxydkeramik, die Entladungselektrode 5 hatte eine Breite von 500 µm, die Breite L der Induzierelektrode 4 betrug 6,5 mm.

Dieser Effekt wird dazu genutzt, eine im wesentlichen gleichförmige Ladung des Objekts 2, dessen Oberfläche über die gesamte Länge der Einrichtung 1 zu laden ist, unabhängig von einer Ungleichförmigkeit des Materials des Dielektrikums 3, Unebenheiten der Elektroden und/oder anderen Ursachen zu erreichen.

Wie die Fig. 3B zeigt, ist die Entladungselektrode 5 zwar parallel zur Mittellinie der Induzierelektrode 4 angeordnet, erfindungsgemäß jedoch zu einem der querliegenden Ränder der Induzierelektrode 4, im gezeigten Fall zum oberen Rand hin versetzt. Damit wird der Abstand zwischen der Entladungselektrode 5 und diesem oberen Rand geringer als zum anderen unteren Rand der Induzierelektrode 4. Auf Grund dieser Versetzung kommt eine obere Grenze 12 der Entladungszone 10 näher an den querliegenden oberen Rand der Induzierelektrode 4, es tritt eine Sättigung an diesem oberen Rand ein und die Zone geht nicht über diesen Rand hinaus, wie aus Fig. 4 deutlich wird. Damit ist die obere Grenze der Entladungszone 10 über die gesamte Länge der Einrichtung 1 im wesentlichen geradlinig, und die Ionendichte innerhalb des oberen Teils der Entladungszone ist über deren gesamter Länge gleichförmig. Die untere Grenze der Entladungszone 10 bleibt ungleichförmig. Durch Bewegen des Objekts 2 unter der Einrichtung 1 in Richtung des Pfeils nach Fig. 1, wobei das Objekt 2 zuerst den Ionen des unteren Teils (Fig. 3B) und dann denen des oberen Teils ausgesetzt wird, wird jedoch der Einfluß der Ungleichförmigkeit im unteren Teil durch die gleichförmige Entladung im oberen Teil herabgesetzt, so daß eine im wesentlichen gleichförmige Ladung erzielt wird. Diese Anordnung entspricht dem Versetzen der Entladungselektrode 5 nach Fig. 1 nach rechts von der Mitte der Induzierelektrode.

Der wesentliche Vorteil besteht darin, daß durch das Versetzen der Entladungselektrode 5 die Entladungszone nach Fig. 3B oben eine höhere Ladungsdichte als im unteren Bereich hat.

Deshalb wird bei dem Bewegen des Objekts 2 nach oben dessen Oberfläche zuerst einem relativ schwachen Ladungsvorgang und dann einem relativ starken Ladungsvorgang an dem die hohe Ladungsdichte aufweisenden Entladungszonenbereich unterworfen, so daß ein Laden auf ein gewünschtes Potential erfolgt.

Ein fotoempfindliches Material beispielsweise sollte nicht abrupt auf ein hohes Potential aufgeladen werden da dann bekanntermaßen seine Lebensdauer herabgesetzt wird und/oder in ihm Nadelloch- Durchschlagstellen entstehen. Die beschriebene Einrichtung ist für diesen Verwendungszweck von hohem Vorteil, da bei der ersten Hälfte des Ladungsvorgangs die schwächerer Ladungsenergie wirkt, während bei der zweiten Hälfte eine ausreichend starke Energie wirkt, die die Oberfläche innerhalb einer begrenzten Zeitspanne auf das gewünschte Potential auflädt.

Es wurde festgestellt, daß die untere Grenze 13 der Entladungszone 10 durch Erhöhen des Spitze-Spitze-Werts der zwischen der Induzierelektrode 4 und der Entladungselektrode 5 anliegenden Wechselspannung bis zu dem gem. Fig. 3C unteren Rand geschoben werden kann. Mit dem Anstieg des Spitze-Spitze-Werts breitet sich die Entladungszone 10 zum unteren Rand der Induzierelektrode 4 aus und erfährt letztlich eine Sättigung. Im Sättigungszustand erreicht die untere Grenze 13 im wesentlichen den unteren querliegenden Rand der Induzierelektrode, über den hinaus sie sich nicht ausdehnt, selbst wenn der Spitze-Spitze-Wert weiter erhöht wird. Dies wird dazu genutzt, die Breite der Entladungszone über die gesamte Länge der Einrichtung 1 unabhängig von der Ungleichförmigkeit des Materials des Dielektrikums 3 und/oder der Unebenheit der Elektroden u. dgl. gleichförmig zu machen. Zusätzlich wird ein abruptes Laden vermieden.

Die Fig. 3C zeigt die Entladungszone 10 der Einrichtung bei der Nutzung dieser Erscheinung. Der Spitze-Spitze-Wert der Wechselspannung wird so gewählt, daß beide Ränder der Entladungszone im wesentlichen die entsprechenden querliegenen Ränder der Induzierelektrode 4 über die gesamte Länge der Einrichtung 1 hin erreichen. Dann ist gemäß Fig. 3C die Breite l der Entladungszone 10 im wesentlichen gleich der Breite L der Induzierelektrode 4 und somit gleichförmig. Da die angelegte Spannung eine Wechselspannung ist, ändert sich genau genommen die Breite bei einer hohen Frequenz, jedoch ist die maximale Breite im wesentlichen gleich der Breite der Induzierelektrode 4 und gleichmäßig.

Wenn das Objekt 2 dem Ladungsvorgang in der in Fig. 1 gezeigten Weise mit der beschriebenen Einrichtung unterworfen wird, wird die Oberfläche gleichförmig geladen. Dabei ragt die Entladungszone 10 nicht über die Breite L der Induzierelektrode 4 hinaus, auch wenn die Spannung erhöht wird. Eine Änderung besteht darin, daß die Ladungsdichte in der Entladungszone 10 zunimmt. Die Ladungsdichten innerhalb des oberen und unteren Zonenbereichs sind jeweils in der Längsrichtung gleichförmig. Da die Ladungsdichte im oberen Zonenbereich höher als im unteren Zonenbereich ist, wird gleichermaßen wie gemäß Fig. 3B ein abrupter Ladungsvorgang vermieden.

Wenn man diese Erscheinungen im maximalen Ausmaß ausnutzt, findet eine gegen eine Änderung der Umgebungsbedingungen relativ stabile Entladung statt, so daß ein zufriedenstellendes Laden erreicht wird.

Auf die vorstehend beschriebene Weise wird die klein bemessene Entladungseinrichtung bezüglich einer Ungleichförmigkeit des Ladens verbessert, wobei ohne besondere Regel- oder Steuereinrichtungen auf die zu ladende oder zu entladende Oberfläche zuerst schwach und dann stark bis zum Erreichen eines gewünschten Niveaus eingewirkt wird.

Das Dielektrikum 3 aus Aluminiumoxydkeramik mit einer Stärke von 200 µm wurde zwischen die Entladungselektrode 5 mit einer Breite von 500 µm und die Induzierelektrode 4 mit einer Breite von 4 mm eingefügt. Die Entladungselektrode 5 wurde um 1 mm zu dem in Fig. 3B oberen Rand der Induzierelektrode 4 aus deren Mitte versetzt. Zwischen die Elektroden 5 und 4 wurde eine Wechselspannung mit einem Spitze-Spitze-Wert von 2 kV angelegt. Die Entladungszone erstreckte sich nicht bis zu den querliegenden Rändern der Induzierelektrode 4. Das Objekt 2 wurde der Einrichtung 1 mit einer Vorspannung von 2 kV aus der Vorspannungsquelle 7 gegenübergesetzt, und es wurde an der Oberfläche des Objekts 2 eine Ungleichförmigkeit von ± 8% gemessen.

Dann wurde die Wechselspannung auf 3 kV erhöht, um den oberen Rand der Entwicklungszone im wesentlichen zum oberen querliegenden Rand der Induzierelektrode 4 zu bringen, und das Laden unter denselben Bedingungen ausgeführt. Die gemessene Ungleichförmigkeit betrug ± 4,5%. Des weiteren wurde die Wechselspannung auf 5 kV erhöht, um beide querliegenden Ränder der Entwicklungszone bis zu den jeweiligen Querrändern der Induzierelektrode über die gesamte Länge zu erweitern. Die gemessene Ungleichförmigkeit betrug ± 3%.

Aus dem Vorstehenden ist zu erkennen, daß das abrupte Laden vermieden und zusätzlich die Ungleichförmigkeit der Ladung vermindert wird.

Die Fig. 5 und 6A zeigen eine Endladungsinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die Entladungseinrichtung 1 in Fig. 6A perspektivisch dargestellt ist. Diese Ausführungsform ist derjenigen nach Fig. 1 und 2 im wesentlichen gleichartig, unterscheidet sich aber darin, daß mehrere Entladungselektroden im Abstand zueinander vorgesehen sind und daß die Breite der Indzierelektrode 4 dementsprechend größer ist.

Die Fig. 7A zeigt ein Ausführungsbeispiel mit vier Entladungselektroden 5 a, 5 b, 5 c und 5 d. Die oberste und die unterste Elektrode 5 a bzw. 5 d sind so angeordnet, daß der Abstand L 0 zwischen der obersten Elektrode 5 a und dem oberen Rand der Induzierelektrode 4 kleiner ist als der Abstand L 4 zwischen der untersten Elektrode 5 d und dem unteren Rand der Induzierelektrode 4.

Die obere Grenze 12 der Entladungszone 10 a der obersten Elektrode 5 a reicht im wesentlichen bis zum oberen querliegenden Rand der Induzierelektrode 4, so daß diese Grenze 12 längs der Einrichtung 1 im wesentlichen geradlinig verläuft. Die Ionendichte ist innerhalb dieses Bereichs auf dessen Länge gleichmäßig. Wegen der vorangehend genannten Bedingungen für die Abmessungen ist jeoch die untere Grenze 13 der Entladungszone 10 d nicht gleichförmig.

Vorzugsweise werden Abstände L 1, L 2 und L 3 zwischen einander benachbarten Elektroden zum unteren Teil von Fig. 7A hin größer, d. h. es gilt L 1 < L 2 < L 3 < . . . < Ln. Ferner wird vorteilhaft der Abstand L 0 zwischen dem oberen Rand der Induzierelektrode 4 und der obersten Elektrode 5 a kleiner als die Hälfte des Abstands L 1 zwischen der obersten Elektrode 5 a und der benachbarten Elektrode 5 b gemacht, während der Abstand L 4 zwischen dem unteren Rand der Induzierelektrode 4 und der untersten Elektrode 5 d größer als die Hälfte des Abstands zwischen der Elektrode 5 d und der benachbarten Elektrode 5 c gemacht wird, d. h. es wird L 0 < 1/2 · L 1 und L 4 < 1/2 · L 3 gewählt.

Wenn die Abstände zwischen den benachbarten Elektroden 5 a, 5 b, 5 c und 5 d die vorstehend genannten Beziehungen haben, wird die untere Grenze der Entladungszone 10 a teilweise vom oberen Teil der sich von der Elektrode 5 b wegerstreckenden Entladungszone 10 b berührt oder überlagert, jedoch haben diese Zonen an einigen Stellen einen Abstand zueinander, so daß sie im allgemeinen ungleichförmig sind. Zwischen den Elektroden 5 b und 5 c sowie den Elektroden 5 c und 5 d sind die Entladungszonen weiter voneinander beabstandet. Die obere Grenze 12 der Entladungszone 10 a fällt jedoch im wesentlichen mit dem oberen querliegenden Rand der Induzierelektrode 4 zusammen und ist im wesentlichen geradlinig, so daß die Ionendichte über die Länge der Einrichtung 1 gleichförmig ist. Wenn das aufzuladende Objekt 2 der Einrichtung 1 gegenüber gesetzt und relativ zu dieser bewegt wird, wird es zuerst der unteren Entladungszone 10 d und dann den oberen Entladungszonen 10 c, 10 b sowie 10 a in dieser Reihenfolge ausgesetzt, wobei der Einfluß der Ungleichförmigkeit der Entladungszonen durch die letzte Entladungszone 10 a aufgehoben und eine im wesentlichen gleichförmige Ladung erzielt wird.

Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist die Ladungsdichte in der Entladungszone 10 a höher als in den unteren Entladungszonen, in denen sie allmählich zum unteren Teil der Fig. 7A hin abnimmt. Deshalb wird das Objekt 2 bei der Bewegung in der angegebenen Richtung nach oben zuerst einer relativ schwachen Ladung mit niedriger Ladungsdichte ausgesetzt und die Ladungsdichte allmählich erhöht, bis die Aufladung auf das gewünschte Niveau an der Entladungszone mit der höchsten Ladungsdichte erfolgt ist. Dies ist insbesondere bei einem elektrofotografischen Vorgang od. dgl. von Vorteil.

Die mehreren Entladungselektroden können elektrisch in Form eines Kamms, gemäß Fig. 6B, an gegenüberliegenden Enden gemäß Fig. 6C oder in Zick-Zack-Form gemäß Fig. 6D miteinander verbunden sein.

Wenn mehrere Elektroden vorgesehen sind, werden vorzugsweise die Abstände zwischen den einander benachbarten Elektroden monoton vermindert. Ist ihre Zahl jedoch groß, dann ist eine monotone Verminderung in engsten Sinn des Wortes nicht notwendig, wenn allgemein eine Verminderung vorgesehen ist.

Durch Anheben des Spitze-Spitze-Werts der zwischen der Induzierelektrode 4 und der Entladungselektrode 5 angelegten Wechselspannung vergrößert sich die Breite der Entladungszone, die von jeder der Entladungselektroden ausgeht, bis die Entladung auf der gesamten Breite der Induzierelektrode 4 stattfindet.

Die Fig. 7B zeigt einen solchen Zustand. Hierbei ist der Spitze-Spitze-Wert der Wechselspannung derart, daß die beiden Ränder der Entladungszonen im wesentlichen mit den jeweiligen querliegenden Rändern der Induzierelektrode 4 übereinstimmen und daß zwischen den Elektroden 5 a, 5 b, 5 c sowie 5 d keine entladungsfreien Bereiche vorhanden sind. Beide querliegenden Ränder der gesamten Entladungszone erstrecken sich im wesentlichen bis zu den jeweiligen querliegenden Rändern der Induzierelektrode, so daß die ganze Entladungszone in der Längsrichtung völlig gleichförmig ist.

Wenn das Objekt 2 dem Ladevorgang in der in Fig. 5 gezeigten Weise mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung ausgesetzt wird, wird die Oberfläche völlig gleichförmig aufgeladen. Die Endladungzone geht nicht über die Breite L der Induktionselektrode 4 hinaus, selbst wenn die Spannung erhöht wird. Die einzige Änderung liegt in einem Anstieg der Ladungsdichte in der Entladungszone 10. Auf der ganzen Länge der Einrichtung 1 ist an einer gegebenen Stelle in der Breitenrichtung die Ladungsdichte gleichförmig. Zusätzlich steigt die Ladungsdichte von dem einen querliegenden Rand zu dem anderen querliegenden Rand allmählich an, was im Fall eines Einsatzes bei der Elektrofotografie von Vorteil ist, da wie im Fall nach Fig. 3B ein abruptes Laden vermieden wird.

Bei Ausnutzung dieser Erscheinung bis zum maximalen Ausmaß wird eine gegen eine Änderung der Umgebungsbedingungen relativ stabile Aufladung erzielt, so daß ein zufriedenstellendes Laden erreicht wird.

Wenn nur eine Entladungselektrode vorgesehen ist, wird die Entladungszone durch den Spitze-Spitze-Wert der Wechselspannung bestimmt. Um die Breite der Entladungszone zu erhöhen, ist es deshalb notwendig, die Spannung in einem relativ großen Ausmaß anzuheben. Wenn jedoch eine Mehrzahl von Elektroden zur Anwendung kommt, kann die Breite der Entladungszone ohne Anheben der Spannung in derartig großem Ausmaß vergrößert werden. Die Breite kann nach Wunsch vergrößert werden, indem die Zahl der Elektroden erhöht wird. Auf diese Weise kann die Ladungs- oder Entladungsleistung erheblich verbessert und gesteigert werden. Ferner kann durch Änderung der Abstände zwischen den Elektroden die Verteilung der Ladungsdichte verändert werden.

Die Fig. 7C zeigt einen Zustand der Entladung, der von dem vorstehend beschriebenen verschieden ist. Hierbei erstrecken sich die Entladungszonen 10 a, 10 b, 10 c und 10 d von den jeweiligen Elektroden 5 a, 5 b, 5 c und 5 d weg, wobei die Breite jeder dieser Zonen über die Länge ungleichförmig ist. Wenn das Objekt 2 bewegt wird, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, um die Oberfläche der isolierenden oder fotoleitenden Schicht 2 b zu laden, ist die Verteilung der resultierenden Ladung über die Länge der Einrichtung 1 wie im Fall nach Fig. 3A nicht gleichförmig.

Das Dielektrikum 3 aus Aluminiumoxydkeramik mit der Stärke von 200 µm war zwischen der Induzierelektrode 4 mit einer Breite von 16 mm und vier Elektroden 5 a, 5 b, 5 c sowie 5 d eingefügt, die jeweils eine Breite von 500 µm hatten und um 1 mm (L 0), 3 mm (L 1), 4 mm (L 2), 5 mm (L 3) sowie 3 mm (L 4) beabstandet waren. Zwischen die Elektroden und die Induzierelektrode 4 wurde eine Wechselspannung mit einem Spitze-Spitze-Wert von 2 kV angelegt. Gemäß Fig. 7C erstreckten sich die Entladungszonen nicht bis zu den querliegenden Rändern der Induzierelektrode 4. Wenn das Objekt der Einrichtung 1 mit der Vorspannung von 2 kV aus der Vorspannungsquelle 7 gegenübergesetzt wurde, wurde an der Oberfläche des Objekts 2 eine Ungleichförmigkeit von ± 7,5% gemessen.

Dann wurde die Wechselspannung auf 3 kV (von Spitze zu Spitze) erhöht, um wenigstend die Entladungszone 10 a der obersten Elektrode 5 a im wesentlichen zum oberen querliegenden Rand der Induzierelektrode 4 auszudehnen, und das Laden wurde unter den gleichen Bedingungen ausgeführt. Die gemessene Ungleichförmigkeit betrug ± 4%. Die Wechselspannung wurde dann weiter auf 5 kV (von Spitze zu Spitze) erhöht, um die Entladungszonen so auszudehnen, daß sie den gesamten, der Induzierelektrode 4 entsprechenden Bereich erfassen. Die gemessene Ungleichförmigkeit betrug dann nur ± 2,5%.

Auf diese Weise wird die Ungleichförmigkeit der Ladung herabgesetzt und zusätzlich das abrupte Laden vermieden.

Als weitere Alternative kann zum Erreichen des allmählichen Anstiegs der Ladeleistung die Dicke des Dielektrikums 3 in der Breitenrichtung verändert werden, wie Fig. 8 zeigt. Bei dieser Gestaltung wird das elektrische Feld rund um die Entladungselektrode 5 mit abnehmender Dicke des Dielektrikums 3 stärker, und die Entladungszone erstreckt sich weiter zur dünnen Seite des Dielektrikums hin. Die Entladungselektrode 5 kann aus mehreren Elekroden bestehen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ändert sich die Dicke kontinuierlich, sie kann sich aber auch stufenweise ändern.

Wenn mehrere Elektroden zur Anwendung kommen, kann alternativ die daran angelegte Spannung allmählich verändert werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird mit der Einrichtung die zu ladende oder zu entladende Oberfläche zuerst mit schwacher Ladungsenergie und dann mit anwachsender Ladungsenergie geladen, ohne daß besondere Regel- oder Steuereinrichtungen notwendig sind; dabei kann die im wesentlichen gleichförmige Ladung mit einer Entladungseinrichtung geringer Größe erreicht werden.

Bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die Breite l der Entladungszone vom Material, von der dielektrischen Konstante und von dem spezifischen Oberflächenwiderstand des Dielektrikums 3 abhängig, jedoch kann ohne Schwierigkeiten der Spitze-Spitze-Wert entsprechend diesen Faktoren bestimmt werden.

Ferner hängt die Breite der Entladungszone von den Umgebungsbedingungen ab, wie Atmosphärendruck, Temperatur, Feuchtigkeit und Verschmutzungsgrad der Oberfläche des Dielektrikums 3. Entsprechend den tatsächlich gegebenen Bedingungen, unter denen die Einrichtung verwendet wird, kann der Spitze-Spitze-Wert so bestimmt werden, daß die Entladungszone 10 im wesentlichen bis zu den querliegenden Rändern der Induzierelektrode 4 reicht, was anzustreben ist.

Die Wechselspannung ist nicht auf eine gewöhnliche Wechselspannung beschränkt, sie kann vielmehr auch eine Rechteckwellenspannung oder eine Impuls-Wechselspannung sein.

Die obige Erläuterung war auf das Laden einer Oberfläche abgestellt. Wenn die Entladungseinrichtung näher an der Oberfläche angeordnet wird, dann kann diese entladen werden, d. h., elektrische Ladung von dieser abgezogen werden. In diesem Fall ist die Vorspannungsquelle 7 nicht notwendig. Die Einrichtung ist also auch auf diesen Fall anwendbar, wobei ihre Vorteile ebenfalls zur Geltung kommen.

Die Vorspannungsquelle 7 kann eine Gleichspannung oder eine pulsierende Spannung liefern, durch die die nahe der Entladungselektrode 5 erzeugten Ionen zu der zu ladenden oder zu entladenden Oberfläche geleitet werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Aufladen oder Entladen einer Oberfläche unter Verwendung einer relativ zu dieser bewegten Entladungseinrichtung mit einer Entladungselektrode und einer Induzierelektrode, die unter Zwischenfügen eines Dielektrikums einander gegenüberliegen und zur Erzeugung einer Flächenentladung auf der mit der Entladungselektrode versehenen Seite des Dielektrikums an eine Wechselspannung gelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entladungseinrichtung verwendet wird, deren Ladungsträgerstromdichte innerhalb der Entladungszone derart asymmetrisch ist, daß sie ausgehend von einem niedrigen Wert in Richtung der Relativbewegung zunimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Asymmetrie durch zwei Bereiche unterschiedlicher Ladungsträgerstromdichte charakterisiert ist.

3. Entladungseinrichtung mit mindestens einer Entladungselektrode und einer Induzierelektrode, die unter Zwischenfügen eines Dielektrikums einander gegenüberliegen und an eine Wechselspannung gelegt sind, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Entladungselektrode bzw. -elektroden (5) in bezug auf die Induzierelektrode (4) asymmetrisch ist und/oder daß die Dicke des Dielektrikums (3) in Richtung der Relativbewegung kontinuierlich oder stufenweise abnimmt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die angelegte Wechselspannung in bezug auf die asymmetrische Anordnung der Entladungselektrode (5) derart gewählt ist, daß sich die Entladungszone (10) bis zu dem nachlaufenden Rand der Induzierelektrode (4) erstreckt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Entladungselektroden (5 a bis 5 d) die in Richtung der Relativbewegung gesehen erste Entladungselektrode (5 d) von dem zugehörigen Rand der Induzierelektrode (4) einen größeren Abstand (L 4) hat als die letzte Entladungselektrode (5 a) von dem anderen Rand der Induzierelektrode.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Entladungselektroden (5 a bis 5 d) der gegenseitige Abstand derselben in Richtung der Relativbewegung abnimmt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch eine Vorspannungsquelle (7), mittels der zum Transport der Ladungsträger zu der aufzuladenden oder zu entladenden Oberfläche zwischen dieser und der Entladungselektrode (5) bzw. den Entladungselektroden (5 a bis 5 d) ein elektrisches Feld erzeugbar ist.