DE69107629T2

DE69107629T2 - System und verfahren zum elektrostatischen entladen eines bandes.

Info

Publication number: DE69107629T2
Application number: DE69107629T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Clum; Robert Pazda
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1990-12-26
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: DE69107629D1; ATE118956T1; EP0564553B1; JPH06504159A; WO1992012612A1; EP0564553A1; US5400208A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum Abführen der auf einem aufladbaren bewegten Band vorhandenen elektrostatischen Ladungen.
Bei der Bearbeitung aufladbarer Bänder nimmt das Band häufig elektrostatische Ladungen auf. Normalerweise weisen derartige Bänder Schichten aus einem leitenden Material auf (d.h. das Naterial weist einen Oberflächenwiderstand von bis zu 1 x 10¹² Ohm, genauer gesagt von 1 x 10&sup7; bis 1 x 10¹² Ohm auf, gemessen zwischen den parallelen Kanten eines quadratischen Stückes dieses Materials unabhängig von der Größe). Während der Bearbeitung werden diese Bänder durch Reibungskontakt mit ortsfesten Führungsflächen in der Bandtransportvorrichtung oder durch den Kontakt mit Walzen aufgeladen. Eine derartige elektrostatische Aufladung ist zum Beispiel bei Bändern fotografischer Produkte, wie lichtempfindlichem Papier oder Film, zu finden.
Die elektrostatische Aufladung kann zu verschiedenen schwerwiegenden Problemen führen. Ein durch diese Ladung verursachtes Problem ist, daß das Bandmaterial von sich selbst oder von der Transportvorrichtung angezogen wird. Dadurch wird die betriebliche Leistungsfähigkeit der Vorrichtung vermindert. Darüber hinaus zieht vorhandene elektrostatische Ladung Staub auf die Bandoberfläche und bewirkt elektrische Entladungen, die Bedienern elektrische Stromstöße versetzen und zu einer unerwünschten Belichtung des fotoempfindlichen Materials führen können
In und auf Bahnen oder Bändern vorhandene elektrostatische Ladungen werden auf unterschiedliche Art und Weise abgeleitet.
In US-A-3,757,164 ist eine bürstenartige Vorrichtung quer über einer Bahn oder einem Band angeordnet, wobei sie die Bahn oder das Band berührt, um Ladungen nach Masse abzuleiten. Durch diese Berührung kann die Bahn oder das Band jedoch zerkratzt, beschädigt und abgenützt werden. Selbst wenn diese Vorrichtung als nicht berührende induktive Neutralisierungsvorrichtung verwendet wird, ist es wahrscheinlich, daß das Band durch abgebrochene Bürstenborsten, die auf das Band fallen, beschädigt wird. Die mit dem Band transportierten Bürstenfasern können auch zu einer Betriebsstörung der Bandtransportvorrichtung führen.
In US-A-3,533,692 wird eine kantenberührende Vorrichtung verwendet, um ein fotoleitfähiges Band auf einem gewünschten Potential zu halten. Eine solche Berührung ist jedoch nicht wünschenswert, da die Bandkante zerbrechlich sein kann.
Bei anderen Vorrichtungen wird eine Stromquelle verwendet, um in einem elektrischen Feld Ionen zu erzeugen, die elektrostatische Ladungen neutralisieren können. Bei diesen Vorrichtungen können Gleichstromquellen, wie in Blanchette, oder Glimmentladungsvorrichtungen, wie im amerikanischen Patent Nr. 3,620,614 an Gunto et al., oder Wechselstromquellen, wie in US-A-4,363,070, verwendet werden. Diese Vorrichtungen sind jedoch teuer in der Anschaffung und im Betrieb und verglichen mit Vorrichtungen, bei denen keine externe Stromquelle verwendet wird, schwierig zu installieren.
Nichtberührende Vorrichtungen werden ebenfalls verwendet, um elektrische Ladungen von einem bewegten Band abzuführen. US-A- 3,268,766 offenbart eine Vorrichtung mit einem System, das Luft durch eine ortsfeste Führung in der Bandtransportvorrichtung drückt, um zwischen dem Band und einer porösen, leitenden Fläche ein Luftpolster zu erzeugen. Die Führung ist mit einer Masseverbindung verbunden, so daß eine leitende Strecke zum Abführen der elektrostatischen Ladungen gebildet wird. Leider ist bei dieser Vorrichtung eine Druckluftquelle erforderlich, durch die auch hier die Installations- und Wartungskosten für die Vorrichtung erhöht und die Möglichkeiten in bezug auf die Anordnung im Gerät eingeschränkt werden.
Die Forschungsoffenbarung 19031 mit dem Titel "Steuerung polarer Ladung mit geringen elektrischen Potentialen" von P. T. Andrews et al. in der Forschungsoffenbarung Nr. 190 vom Februar 1980, Seite 70, offenbart die Verwendung polarer Bürsten zur Steuerung der Ladung auf einem bewegten Band. Diese Offenbarung lehrt, daß eine Bürste geerdet und radial entlang der Kante einer Wickelrolle angeordnet werden kann, um das Potential der Rolle zu begrenzen. Das Potential der Rolle wird geringer gehalten, wenn sich die Bürste und die Rolle berühren, die Bürste kann jedoch auch nahe der Kante einer Rolle angeordnet werden
Es hat sich gezeigt, daß sich die elektrostatischen Ladungen auf Bändern seitlich rückverteilen und sich an den Kanten des Bandes stark konzentrieren. Diese seitliche Rückverteilung aufgrund der Abstoßung gleichnamiger Ladungen führt zu einer bezogen auf die Bandmitte erhöhten Ladungsdichte an den Außenkanten des Bandes. Die vorliegende Erfindung nutzt dieses Phänomen der Rückverteilung, um elektrostatische Ladung effektiv zu vermindern.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Abführen der auf einem aufladbaren, bewegten Band vorhandenen elektrostatischen Ladungen und eine Kombination eines aufladbaren Bandes und einer Vorrichtung zum Vermindern der auf einem aufgeladenen Band vorhandenen elektrostatischen Ladung wie in den Ansprüchen definiert zur Verfügung.
Kurz beschrieben wird bei der vorliegenden Erfindung eine an der Kante eines bewegten Bandes angeordnete Vorrichtung zum Vermindern der auf dem Band vorhandenen elektrostatischen Ladungen verwendet. Die Vorrichtung weist längliche leitende Elemente (vorzugsweise metallische Nadeln oder Borsten), eine elektrische Masseverbindung und einen elektrischen Leiter auf, der die leitenden Elemente mit Masse verbindet. Diese Vorrichtung bildet zusammen mit den zwischen den leitenden Elementen und dem Band vorhandenen Ionen eine leitende Strecke zum Abführen der sich an der Kante des bewegten Bandes konzentrierenden elektrostatischen Ladungen nach Masse.
Dieses Verfahren zur elektrostatischen Entladung stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar. Die Vorrichtung berührt das Band nicht und erfordert keine externe Stromquelle. Die leitenden Nadeln oder Borsten sind derart angeordnet, daß sie sich nicht über dem Band befinden. Dadurch wird verhindert, daß leitende Elemente auf das bewegte Band fallen und es beschädigen oder an einer anderen Stelle in der Bandtransportvorrichtung zu Problemen führen.
Diese Vorrichtung ist kostengünstig in Herstellung, Installation und Betrieb. Sie ist vielseitig einsetzbar, da sie Ladungen beider Polaritäten abführt und die auf einem aufladbaren Band mit einer Schicht aus leitendem Material vorhandene Ladung unabhängig davon abführt, ob die Schicht einen externen oder internen Bestandteil des Bandes bildet. Darüber hinaus sind praktisch keine Einschränkungen in bezug auf ihre Anordnung in einer beliebigen Bandtransportvorrichtung gegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Perspektivschnitt einer Ausführung der elektrostatischen Entladeeinrichtung der vorliegenden Erfindung, die an der Kante eines aufladbaren bewegten Bandes angeordnet ist.
Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 entlang der Linie 2-2.
Fig. 3 einen Perspektivschnitt einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Perspektivschnitt einer Ausführung der an der Kante eines aufladbaren bewegten Bandes W angeordneten vorliegenden Erfindung. Die elektrostatische Entladeeinrichtung 1 weist eine Reihe paralleler, in einer Ebene angeordneter leitender Nadeln 4 auf. Die Nadeln 4 sind durch ein leitendes Halterungsmittel 6 verbunden, das wiederum über den elektrischen Leiter 8 mit der Masseverbindung 10 verbunden ist. Die entfernten Enden der Nadeln 4 erstrecken sich zur Kante des Bandes W, sie berühren dieses jedoch nicht.
Wie in Fig. 2, einem Querschnitt durch Fig. 1 entlang der Linie 2-2, dargestellt, sind die Nadeln 4 in einer Ebene mit und entlang der Kante des bewegten Bandes W angeordnet. Die entfernten Enden der Nadeln 4 sind nahe dem Band W angeordnet, sie berühren dieses jedoch nicht. Obwohl der Abstand zwischen den entfernten Enden der Nadeln 4 und dem Band W zwischen 0,05 und 5,0 cm verändert werden kann, ist ein Abstand von 0,5 cm vorzuziehen.
Bei den leitenden Elementen kann es sich um eine Vielzahl voneinander beabstandeter, nadelförmiger Elemente 4, wie in Fig. 1 dargestellt, oder eine Vielzahl feinerer, eng nebeneinander ausgerichteter Borsten 12 handeln, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Nadeln 4 und die Borsten 12 können aus einem beliebigen Material einer Vielzahl dauerhafter, leitender Materialien gefertigt werden. Wolframstahl oder rostfreier Stahl werden besonders bevorzugt.
Wie bereits erwähnt kann der Abstand der Nadeln 4 zur Kante des Bandes W ebenso wie die lineare Dichte und lineare Gesamtlänge der Nadeln 4 oder Borsten 12, abhängig von der elektrostatischen Ladungsmenge, die von dem Band abgeführt werden muß, verändert werden. Weitere Variablen, die die Leistungsfähigkeit der vorliegenden Erfindung beeinflussen, sind die Leitfähigkeit und die Geschwindigkeit des Bandes.
Die Erfindung führt elektrostatische Ladung auf die folgende Art und Weise ab. Wie in Fig. 1 dargestellt, wird das aufladbare Band W durch eine Bandtransportvorrichtung über die Walze 2 bewegt und an der elektrostatischen Entladeeinrichtung 1 vorbeigeführt. Die auf dem bewegten Band W vorhandene Ladung konzentriert sich an der Bandkante, was bewirkt, daß zwischen der Kante des bewegten Bandes W und den Nadeln 4 ein starkes elektrisches Feld entsteht. Wenn das elektrische Feld zwischen dem Band W und den Nadeln 4 stark genug ist, findet an den Spitzen der Nadeln 4 eine Ionisierung der Luft statt, was zu einer Induktionsentladung des Bandes W an seiner Kante führt. Die Nadeln 4, das leitende Halterungsmittel 6 und die elektrische Verbindung 8 bilden einen leitenden Stromweg nach Masse 10.
Dieser Vorgang ist iterativ. Wenn elektrostatische Ladung von der Bandkante abgeführt wird, findet eine Rückverteilung der auf dem Band zurückbleibenden Ladung hin zur Kante statt. Dadurch wird wiederum ein elektrisches Feld erzeugt, das stark genug ist, um die Luft an den Nadelspitzen zu ionisieren, und der Vorgang setzt sich wie zuvor beschrieben fort. Folglich wird über die Nadeln 4, das leitende Halterungsmittel 6, die Verbindung 8 und die Masse 10 mehr elektrostatische Ladung abgeführt, bis der Ladungspegel an der Kante des Bandes W wieder den für die Ionisierung der Luft zwischen der Kante und den Nadeln 4 erforderlichen Grenzwert unterschreitet. Die Einrichtung führt Ladungen beider Polaritäten ab, die Entladung hängt lediglich von einer bestimmten erforderlichen Ladungsdichte ab.
Obwohl die vorliegende Erfindung die auf dem Band vorhandene mittlere Ladungsdichte nicht auf Null verringert, vermindert sie die Ladungsdichte doch auf einen Wert, der ausreicht, um viele der durch elektrostatische Aufladung verursachten Herstellungs- und Transportprobleme zu beseitigen.
Das folgende Beispiel dient der Veranschaulichung:
Ein 35 mm breites Band eines fotografischen Films mit einem Oberflächenwiderstand von 1,5 x 10¹¹ Ohm und einer Ladungsdichte von 2,6 Mikrocoulomb pro Quadratmeter ("uC/m²") wurde mit einer Geschwindigkeit von 1,0 m/s über eine Reihe von Stützwalzen bewegt. Wenn das Band mit einem Abstand von 1,0 cm zu den entfernten Enden der Vorrichtung an einer Ausführung der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 1, bei der Wolframstahlnadeln verwendet wurden, vorbeigeführt wurde, wurde die auf dem bewegten Band vorhandene Ladungsdichte auf 1,3 uC/m² vermindert. Die Länge der Nadelreihe betrug 8,4 cm mit einem Mitte-Mitte-Abstand zwischen den Nadeln von 0,76 cm. Als derselbe Film auf eine Ladungsdichte von 3,3 uC/m² aufgeladen wurde, wurde die Ladungsdichte durch diese Vorrichtung ebenfalls auf 1,3 uC/m² vermindert.
Obwohl die Erfindung zum Zweck der Veranschaulichung detailliert beschrieben wurde, ist offensichtlich, daß diese Detailliertheit diesem Zweck dient und im Rahmen der Beschreibung verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei den durch die folgenden Ansprüche definierten Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zum Vermindern der auf einem aufladbaren, zwei Kanten aufweisenden Band (W) vorhandenen elektrostatischen Ladung mit folgenden Schritten:

- Bewegen des Bandes (W) entlang einer Bahn, wobei das Band elektrostatische Ladung aufnimmt;

- Vermindern der elektrostatischen Ladung des Bandes (W) mit Hilfe einer Entladeeinrichtung, die folgende Komponenten aufweist:

- eine Vielzahl von länglichen leitenden Elementen (4, 12), wobei die Vielzahl der Elemente nahe einer oder beider Kanten des Bandes (W) angeordnet sind und diese weder berühren noch sich quer über das Band erstrecken;

- eine elektrische Masseverbindung (10); und

- einen elektrischen Leiter (8), der die Vielzahl der leitenden Elemente (4, 12) mit Masse (10) verbindet, wobei die Vielzahl der leitenden Elemente (4, 12), die Masseverbindung (10) und der elektrische Leiter (8) eine leitende Strecke zum Abführen der elektrostatischen Ladungen des Bandes nach Masse bilden,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der länglich ausgebildeten leitenden Elemente (4, 12) in einer Ebene mit und parallel zu dem Band (W) angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente in einem Abstand von 0,5 mm bis 50 mm von den Kanten des bewegten Bandes angeordnet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente in einem Abstand von 5 mm von den Kanten des bewegten Bandes angeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente lediglich einer der Bandkanten benachbart angeordnet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente beiden Bandkanten benachbart angeordnet sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band einen Oberflächenwiderstand zwischen 1 x 10&sup7; und 1 x 10¹² Ohm aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente aus einem Material bestehen, das einer aus Wolframstahl und rostfreiem Stahl gebildeten Gruppe angehört.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente eng aneinanderliegende Borsten sind.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente gleichmäßig beabstandete leitende Nadeln sind.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatischen Ladungen entweder positives oder negatives Potential aufweisen.

11. Kombination eines aufladbaren, zwei Kanten aufweisenden Bandes (W) und einer Vorrichtung zum Vermindern der auf einem aufgeladenen Band vorhandenen elektrostatischen Ladung mit:

- Mitteln zum Bewegen des aufgeladenen Bandes (W) entlang einer Bahn;

- einer Vielzahl von länglich ausgebildeten leitenden Elementen, die nahe einer oder beider Kanten des Bandes (W) angeordnet sind und diese weder berühren noch sich quer über das Band erstrecken;

- einer elektrischen Masseverbindung (10); und

- einem elektrischen Leiter (8), der die leitenden Elemente (4, 12) mit Masse (10) verbindet,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der länglich ausgebildeten leitenden Elemente (4, 12) in einer Ebene mit und parallel zu dem Band (W) angeordnet sind.

12. Kombination nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente gleichmäßig beabstandete leitende Nadeln sind.

13. Kombination nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente aus einem Material bestehen, das einer aus Wolframstahl und rostfreiem Stahl gebildeten Gruppe angehört.

14. Kombination nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente eng aneinanderliegende Borsten sind.