DE69513341T2

DE69513341T2 - Aufladeeinheit mit Selbstvorspannung

Info

Publication number: DE69513341T2
Application number: DE69513341T
Authority: DE
Inventors: Christopher Snelling
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1994-08-01
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2015-07-29
Also published as: EP0695975A1; JPH0862930A; EP0695975B1; JP3715350B2; DE69513341D1; US5610795A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Aufladen eines dielektrischen Materials, hauptsächlich zur Verwendung in elektrostatographischen oder Trockenkopier-Reproduktionssystemen, und betrifft insbesondere ein Aufladeglied, das ein piezoelektrisches Material zur Erzeugung und Ablagerung einer Oberflächenladung auf einem dielektrischen Medium aufweist, wie einem photoleitfähigen Riemen, Band oder einer Trommel.
Im allgemeinen wird das elektrostatographische Kopierverfahren begonnen, indem ein im wesentlichen gleichförmig aufgeladenes photoempfindliches Glied mit einem Lichtbild einer Originalvorlage belichtet wird. Die Belichtung des aufgeladenen photoempfindlichen Teils mit einem Lichtbild entlädt die photoleitfähige Oberfläche darauf in Bereichen, die bildfreien Bereichen in der Originalvorlage entsprechen, wobei die Ladung in Bildbereichen beibehalten wird und ein latentes Ladungsbild der Originalvorlage auf dem photoleitfähigen Glied erzeugt wird. Dieses latente Bild wird nachfolgend zu einem sichtbaren Bild entwickelt, indem geladenes Entwicklermaterial auf das photoempfindliche Glied aufgebracht wird, so daß das Entwicklermaterial in den aufgeladenen Bildbereichen auf der photoleitfähigen Oberfläche angezogen wird. Danach wird das Entwicklermaterial von dem photoempfindlichen Glied auf ein Kopierblatt oder irgendeinen anderen Bildträger übertragen, um ein Bild zu erzeugen, das dauerhaft auf dem Bildträger festgelegt werden kann, wodurch eine elektrophotographische Wiedergabe der Originalvorlage geschaffen wird. In einem Endschritt des Verfahrens wird die photoleitfähige Oberfläche des photoempfindlichen Glieds gereinigt, um irgendwelches restliches Entwicklermaterial, das auf seiner Oberfläche zurückbleibt, in Vorbereitung nachfolgender Bilderzeugungszyklen zu entfernen.
Das hier oben beschriebene elektrostatische Kopierverfahren ist gut bekannt und wird im allgemeinen zum Kopieren einer Originalvorlage mit Lichtlinsen verwendet. Ein analoges Verfahren gibt es auch bei anderen elektrostatographischen Druckanwendungen, wie bspw. digitalen Laserdrucken, wo ein latentes Bild auf der photoleitfähigen Oberfläche mittels eines modulierten Laserbündels erzeugt wird, oder ionographischem Druc ken und Wiedergeben, wo Ladung auf einer ladunghaltenden Oberfläche in Reaktion auf elektronisch erzeugte oder gespeicherte Bilder abgesetzt wird.
Wie es oben erörtert wurde, ist es in elektrostatographischen Reproduktionsvorrichtungen notwendig, eine geeignete photoleitfähige oder Reproduktionsoberfläche auf ein Ladungspotential vor der Bildung des Lichtbildes darauf aufzuladen. Verschiedene Einrichtungen sind zum Aufbringen elektrostatischer Ladung auf einen photoleitfähigen Isolierkörper vorgeschlagen worden; ein Arbeitsverfahren verwendet zum Aufladen der photoleitfähigen Isolierschicht eine Art Koronaentladung, wobei eine nahe Elektrode, die eine oder mehrere feine leitende Körper umfaßt, die auf einem hohen elektrischen Potential gehalten sind, das Absetzen einer elektrischen Ladung auf der nahen Oberfläche des photoleitfähigen Körpers bewirkt. Beispiele solcher Koronaentladungsvorrichtungen sind in US-A-2,836,725 und US-A-2,922,883 beschrieben. In der Praxis kann eine Koronaentladungsvorrichtung (Corotron) verwendet werden, den Photoleiter vor der Belichtung aufzuladen, und eine andere Koronaentladungsvorrichtung kann verwendet werden, das Kopieblatt während des Tonerübertragungsschritts aufzuladen. Koronaentladungsvorrichtungen sind preiswerte, stabile Einheiten, sind aber gegenüber Änderungen der Feuchtigkeit und der dielektrischen Dicke des aufzuladenden Isolators empfindlich. Somit mag die Oberflächenladungsdichte, die durch diese Vorrichtungen erzeugt wird, nicht immer konstant oder gleichförmig sein.
Als eine Alternative zu den Koronaentladungsaufladesystemen, sind Walzenaufladesysteme entwickelt worden. Solche Systeme sind beispielhaft in US-A-2,912,586, US-A- 3,043,684, US-A-3,398,336, US-A-3,684,364 und US-A3,702482 angegeben. Diese Vorrichtungen betreffen eine Berührungsaufladung, d. h., die Aufladewalze ist in Berührung mit der Oberfläche, die aufgeladen werden soll, angeordnet, z. B. dem Photorezeptor oder einem endgültigen Trägerblatt (Papier).
Aufladewalzen mit Oberflächenberührung der obenerwähnten Art nach dem Stand der Technik sind auf eine Drehzahl begrenzt, die durch die Bewegungsgeschwindigkeit der aufzuladenden Oberfläche gesteuert ist. Mit anderen Worten muß, weil die Aufladewalze das Trägerglied berührt, ob es eine Photoleitertrommel oder Band oder ein Papierblatt ist, auf das der Toner übertragen werden soll, die Oberflächengeschwindigkeit der Aufladewalze gleich der Geschwindigkeit des aufladbaren Trägerglieds sein. US-A-3,935, 517 offenbart die allgemeine Beziehung zwischen der Energieflußintensität und der Bilderzeugungsoberflächengeschwindigkeit, die verlangt wird, eine gleichförmige Aufladung der Bilderzeugungsoberfläche zu erreichen. In diesem Patent ist die Aufladewalze von der Bilderzeugungsoberfläche beabstandet und muß mit der Bewegung der Bilderzeugungsoberfläche nicht synchronisiert sein.
Des weiteren müssen bei all diesen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik die Walzenmaterialien im allgemeinen auf die besondere Anwendung maßgeschneidert werden, und die auf den aufladbaren Träger aufgebrachte Ladungsmenge wird üblicherweise nur als eine Funktion der an die Aufladewalze angelegten Spannung gesteuert. Die Verhinderung eines vorderen Spaltdurchschlags wird durch geeignete Auswahl der elektrischen Eigenschaften der Walze erreicht. Die dielektrischen Nachwirkungszeiten der Auflade- und Übertragungswalzenkonstruktionen sind gemäß der besonderen Verfahrensgeschwindigkeit definiert. Zusätzlich dazu, Änderungen bei den Aufladewalzenkonstruktionen für unterschiedliche Arbeitsgeschwindigkeiten zu verlangen, müssen die Nachwirkungszeiten der Aufladewalzen innerhalb eines annehmbaren Bereiches beibehalten werden. Eine Verschlechterung wegen Änderungen der Leitfähigkeit durch Walzenverschmutzung des Walzenmaterials stellt deshalb eine mögliche Fehlerart der Aufladewalzen dar.
Des weiteren verlangen alle diese Vorrichtungen nach dem Stand der Technik Hochspannungsquellen bei niedrigen Strompegeln, um die Vorspannungswalzen zu betreiben. Diese Anforderung ist üblicherweise erfüllt worden, indem Hochspannungsversorgungen eingeschlossen wurden. Diese Hochspannungsversorgungen haben zu den Gesamtkosten und dem Gewicht der elektrophotographischen Drucker beigetragen.
Eine einfache, relativ preiswerte und genaue Methode, diese Ausgabe und das Gewicht herkömmlicher Hochspannungsquellen in solchen Drucksystemen auszuschließen, ist ein Ziel bei der Konstruktion, Herstellung und Verwendung von elektrographischen Druckern gewesen. Die Notwendigkeit, genaue und preiswerte Übertragungs- und Aufladesysteme bereitzustellen, ist vordringlicher geworden, da die Nachfrage nach relativ preiswerten, elektrophotographischen Druckern hoher Qualität zugenommen hat.
Verschiedene Techniken zum Aufladen ohne Einsatz von Hochspannungsversorgungen sind bisher erfunden worden. US-A-4,106,933 lehrt ein Druckverfahren, bei dem ein Photoleiter mit piezoelektrischem Material verwendet wird, der Dipole aufweist, die dauerhaft gepolt sind, um ein dauerhaftes Muster entsprechend einer graphischen Darstellung zu bilden. Nachfolgend kann das dauerhaft gepolte Material verwendet werden, indem das Material gedehnt wird, ein für die graphische Darstellung repräsentatives Ladungsmuster zu erzeugen, das dann mit Tonerpulver entwickelt, auf einen Papierbogen übertragen und eingeschmolzen werden kann, um eine gedruckte Seite zu bilden. Das Dehn-, Tonerbehandlungs- und Einschmelzverfahren kann wiederholt werden, wodurch mehrere Kopien erzeugt werden.
Jedoch bleibt selbst bei den vorhergehend genannten Offenbarungen das Bedürfnis einer einzelnen Aufladevorrichtung, die bei verschiedenen Photorezeptoren ohne Verwendung einer externen Spannungsversorgung verwendet werden kann, weiterhin vorhanden.
Es ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, dieses Bedürfnis zu erfüllen.
Gemäß einem der Gesichtspunkte der Erfindung wird geschaffen ein Aufladeglied zum Absetzen elektrischer Ladung auf einer Oberfläche, das ein Endlosband, das eine piezoelektrische äußere Schicht umfaßt, und eine Einrichtung aufweist, um das Band zu verformen und dadurch eine Ladung auf der Oberfläche der piezoelektrischen äußeren Schicht in Reaktion auf die genannte piezoelektrische äußere Schicht zu erzeugen, die verformt wird.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird geschaffen eine Aufladevorrichtung, die ein Aufladeglied gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche und eine aufzuladende Oberfläche umfaßt, wobei die Oberfläche nahe der Einrichtung zur Verformung des Bandes angeordnet ist, so daß die auf der Oberfläche der piezoelektrischen äußeren Schicht erzeugte Ladung eine Ladung auf der aufzuladenden Oberfläche in Reaktion darauf absetzt, daß die genannte piezoelektrische äußere Schicht verformt wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird geschaffen ein Verfahren zum Absetzen elektrischer Ladung auf einer Oberfläche, das die Schritte umfaßt:
Bereitstellen eines Endlosbandes, das eine piezoelektrische äußere Schicht umfaßt;
Anordnen des Endlosbandes nahe der Oberfläche; und
Verformen des Bandes und damit der piezoelektrischen Schicht, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das die Aufladung der Oberfläche herbeiführt.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufladen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun in beispielhafter Weise in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 das Aufladeglied der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2A die geometrische Anordnung zum asynchronen Aufladen darstellt;
Fig. 2B die Oberflächenpotentiale des Photorezeptors und die Oberfläche des Aufladeglieds darstellt;
Fig. 3A und 3B Versuchsdaten darstellen, die durch die vorliegende Erfindung unter Verwendung des asynchronen Auflademodus erzeugt worden sind;
Fig. 4 eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 5 das elektrische Potential des Photorezeptors darstellt, der die Aufladevorrichtung der Fig. 4 verwendet
Fig. 6 die Geometrie einer piezoelektrischen Folie darstellt;
Fig. 7 einen bimorphen Xeromorph darstellt, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 8 einen unimorphen Xeromorph darstellt, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 9 den Luftspalt oberhalb eines piezoelektrischen Spannungsgenerators darstellt;
Fig. 10 Versuchsergebnisse eines bimorphen Xeromorph darstellt, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 11 die Geometrie einer piezoelektrischen Schicht darstellt, die auf einer Seite an Masse liegt; und
Fig. 12 Versuchsergebnisse für einen unimorphen Xeromorph darstellt, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Wie es hier oben angegeben ist, schafft die vorliegende Erfindung ein neuartiges Aufladeglied zur Verwendung in einer elektrostatographischen Druckmaschine. Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform von ihr beschrieben wird, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf diese bevorzugte Ausführungsform beschränkt ist.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Band 110 um eine Spannwalze 114 und eine Antriebswalze 112 herum angetrieben wird. Die Antriebswalze 112 ist mit einem Motor (nicht gezeigt) durch eine geeignete Einrichtung gekoppelt, wie einen Riemenantrieb. Das Band 110 wird durch ein Paar Federn (nicht gezeigt) elastisch unter Spannung gehalten, die die Spannwalze 114 gegen das Band 110 mit der erwünschten Federkraft drücken. Die Walze 114 ist drehbar gelagert und dreht sich frei, wenn sich das Band 110 in der Richtung des Pfeils 16 bewegt. Das Band 110 umfaßt eine Umfangsflächenschicht 14 aus einer piezoelektrischen Polymerfolie, wie einer Polyvinylidenfluorid (PVDF)-Folie, vorzugsweise einer Kynar® Folie, die von Pennwalt KTM hergestellt wird.
PVDF Materialien werden gebildet, indem die Folie in einer Richtung gestreckt und eine großes elektrisches Feld angelegt wird, um sie in einer Richtung senkrecht zu der Folie elektrisch zu polarisieren. In Fig. 6 ist die Streckungsrichtung mit "1" bezeichnet, und die Polarisationsrichtung ist mit "3" bezeichnet. Wenn eine PVDF Folie belastet wird, entwickelt sie ein internes elektrisches Feld, das der Verformung proportional ist.
Die vorliegende Erfindung verwendet entweder eine bimorphe oder eine unimorphe Struktur, die als ein "Xeromorph" bezeichnet wird. Ein bimorpher Xeromorph besteht aus zwei PVDF Folien 102 und 104, die übereinander geschichtet sind, wobei die Polarisationsrichtungen der Folien zueinander entgegengesetzt sind, und nur eine untere Elektrode vorgesehen ist, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Ein unimorpher Xeromorph besteht aus einer einzigen PVDF Folie 102, die zu einem dicken Träger 106 geschichtet ist, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Das Trägermaterial kann Materialien umfassen, die gebogen werden können und keine piezoelektrischen Eigenschaften aufweisen.
Das Band 110 ist ausreichend elastisch und nachgiebig, um um die Walze 114 herum verformt zu werden. Wenn das Band 110 mit dem Radius der Walze 114 um diese herum verformt wird, wird ein elektrisches Potential auf der Oberfläche des Bandes 110 aufgrund des Zuges erzeugt, der auf seine piezoelektrischen Bildungselemente ausgeübt wird. Dadurch wird in dem Spaltbereich ein elektrisches Feld erzeugt, der zwischen dem Band 10 und dem Band 110 gebildet ist. Das Band 110 legt eine Oberflächenladung auf dem Band 10 ab, wenn bspw. eine Luftionisierung in dem Spalt auftritt. Man erkennt, daß, wenn sich das Band 110 um die Walzen 112 und 114 herum bewegt, eine Neutralisierungs- und Reinigungsbürste 116 die Oberfläche des Bandes 110 reinigt und Restladungen darauf entfernt, wo das Band 110 flach ist, und es gibt kein äußeres elektrisches Feld vor der Verformung des Bandes 110 um die Walzen 112 und 114 herum.
Aus der vorliegenden Beschreibung erkennt man, daß ein erwünschtes elektrisches Potential erreicht werden kann, indem der geeignete Durchmesser für den Radius der Walze ausgewählt wird, die mit der Bilderzeugungsoberfläche in Berührung ist, und dies wird ausführlicher unten erörtert.
Es hat sich herausgestellt, daß die Verhinderung eines Luftspaltdurchbruchs oder eine Ionisierung in dem Einlaßspalt wichtig ist, um Aufladungs- und Übertragungsungleich förmigkeiten zu verhindern. Diese Störungen werden üblicherweise als "Tigerstreifen" bezeichnet und treten wegen einer schwingenden Selbstlöschung der Luftspaltentladung in der Einlaßzone des Spalts auf. Ein Verfahren, das verwendet werden kann, tigerstreifenförmige Aufladungsungleichförmigkeiten zu verhindern, ist, die Potentialdifferenz zwischen dem Photorezeptor und der Xeromorph-Oberfläche an dem Einlaßspalt darin zu begrenzen, sich dem Wert anzunähern, bei dem ein Luftdurchschlag auftreten kann. Auf der Grundlage der Paschen-Kurve ist die minimale Luftdurchschlagsspannung ungefähr 360 Volt, wie es in ELEKTROPHOTOGRAPHY, R. M. Schaffert, 2. Auflage, Focal Press, 1975, S. 514 geoffenbart ist. Es hat sich herausgestellt, daß die Verwendung eines asynchronen Aufladungsmodus bei der vorliegenden Erfindung "Tigerstreifen" verringert.
Fig. 2A zeigt die geometrische Anordnung für den Modus der asynchronen Aufladung. Der Photorezeptor, der aufgeladen wird, bewegt sich nach rechts, während das Xeromorph-Aufladungselement dargestellt ist, als daß es sich von links nach rechts bewegt.
Fig. 2B stellt die Oberflächenpotentiale des Photorezeptors und des Xeromorph mit ausgezogener bzw. gestrichelter Linie durch den Spalt hindurch dar. Das Oberflächenpotential des Xeromorph wird anfangs bspw. bei 1000 Volt durch geeignetes Biegen über den Radius der Walze und Neutralisierung hergestellt. Wenn sich der Photorezeptor auf 700 Volt auflädt, dann ist die Potentialdifferenz (1000-700) = 300 Volt in dem Auslaßspalt, und dies ist unterhalb des Luftdurchschlagminimums von 360 Volt. Am Einlaßspalt ist der Photorezeptor anfangs auf 0 Volt. Das Oberflächenpotential des Xeromorph hängt von der Ladungsmenge ab, die von dem Xeromorph durch den Spalt auf den Photorezeptor übertragen worden ist. Das Beispiel in Fig. 2A nimmt an, daß das Oberflächenpotential des Xeromorph auf 300 Volt verringert worden ist. In diesem Fall ist die Potentialdifferenz (300-0) = 300 Volt in dem Einlaßspalt ebenfalls unterhalb des Luftdurchschlagminimums von 360 Volt. Bei diesem Beispiel ist die Potentialdifferenz zwischen den Oberflächen des Photorezeptors und des Xeromorph im Einlaß- sowie im Auslaßluftspalt auf weniger als 360 Volt begrenzt worden, wodurch ein Luftdurchschlag verhindert wird.
Es wird erwartet, daß die Beziehung zwischen der Oberflächenpotentialverringerung des Xeromorph und der Oberflächenpotentialzunahme des Photorezeptors (Aufladung) anfangs von ihren relativen elektrischen Kapazitäten abhängt, d. h.,
ΔVxm/ΔVp/r = (Cp/r/Cxm)K, mit K = Geschwindigkeitsverhältnis (Sxm/Sp/r)
Die relativen Geschwindigkeiten des Xeromorph (Sxm) und des Photorezeptors (Sp/r) bestimmen die effektiven zeitintegrierten Gesamtkapazitäten jeweils des Xeromorph und des Photorezeptors durch den Spalt. Das Geschwindigkeitsverhältnis K ist deshalb ein zweckmäßiger Parameter, um ihn zu verwenden, das asynchrone Xeromorph- Aufladungssystem zu optimalen Leistung einzustellen.
Asynchrones Xeromorph-Aufladen ist unter Verwendung der folgenden Versuchsanordnung geprüft worden: eine Xeromorph-Vorrichtung umfaßte eine 110 um dicke, gepolte PVDF Kynar® Piezofolie, die mit einem 75 um (0,003 Inch) nahtlosen Nickelband verbunden war, um eine unimorphe Struktur zu bilden. Das nahtlose Band wurde auf einer motorisierten Zweiwalzenvorrichtung angebracht. Eine leitende Bürste neutralisierte das Xeromorph-Oberflächenpotential in der flachen Zone. Das Biegen des Xeromorph um die Walze an dem Aufladungsspalt erzeugt ein Oberflächenpotential der Größe Vxm, das durch eine elektrostatische Voltmetermessung an der anderen Walze bestimmt werden kann, die den gleichen Durchmesser hat. Aluminisiertes 25 um (0,001 Inch) Mylar wurde als ein Ersatzphotorezeptor bei diesen asynchronen Xeromorph-Aufladungsversuchen verwendet.
Fig. 3A zeigt Versuchsdaten, die mit dieser Vorrichtung erzeugt wurden. Das 25 um (0,001 Inch) Mylar wurde auf einen Oberflächenpotentialwert aufgeladen, der sich 700 Volt näherte, wenn das Geschwindigkeitsverhältnis erhöht wurde. Das Oberflächenpotential des Mylars erschien asymptotisch zu dem Wert von 700 Volt bei einem Geschwindigkeitsverhältnis K von 3-4 bei diesem Versuch.
Fig. 3B zeigt Daten, die unter Verwendung eines Photorezeptorbandes statt des 25 um (0,001 Inch) Mylar erzeugt wurden. Das Oberflächenpotential von ungefähr -900 Volt, dem sich bei einem Geschwindigkeitsverhältnis in der Größenordnung von 3-4 genähert wurde, hat eine geeignete Größe für eine nachfolgende elektrostatographische Bilderzeugung.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt. Diese Ausführungsform offenbart ein anderes Verfahren, die Ungleichförmigkeiten aufgrund eines vorderen Spaltdurchschlags zu verhindern. Dieses Verfahren steuert (maßschneidert) die elektrische Feldgröße durch den Spaltbereich in einer Weise, die gewährleistet, daß ein Luftdurchschlag nur in dem hinteren Spaltbereich auftreten kann.
Fig. 5 zeigt das Oberflächenpotential Vx des Xeromorph aufgrund der gesteuerten Biegung eines Xeromorph-Bandes, das in Fig. 4 gezeigt ist. Da das Oberflächenpotential des Xeromorph umgekehrt zu seinem Biegungsradius in Beziehung steht (dies wird ausführlicher unten erörtert), kann das Oberflächenpotential Vx des Xeromorph-Bandes an Orten A, B, C, D, E und F vorausgesagt werden, wie es in der in Fig. 5 enthaltenen Kurvendarstellung gezeigt ist. Bei diesem Beispiel wurde eine Xeromorph-Struktur angenommen, die ein positivereres Oberflächenpotential erzeugt, wenn sie mit abnehmenden Radien gebogen wird.
Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen:
An der Position A stellt die Neutralisierungs- und Reinigungsbürste die anfängliche Vx = 0 Volt her.
An der Position B hat sich R (Krümmungsradius) nicht geändert und deshalb ist Vx = 0 Volt.
An den Positionen C & D ist der Radius R sehr groß, wodurch Vx < < 0 Volt gemacht wird (d. h., Vx = negative Polarität).
An der Position E wird das Xeromorph-Band mit einem kleinen Radius gebogen, wodurch Vx ( 1/R) als großer positiver Wert hergestellt wird. Wenn Vx größer als die Durchschlagsspannung für den kleinen, aber zunehmenden hinteren Saltzwischenraum ist, verringert sich der Luftdurchschlag von Vx auf Vt (die die Entladung aufrechterhaltende Spannung für diesen Spalt), indem Ladung Δq von der Xeromorph-Oberfläche wirksam auf die Photorezeptoroberfläche übertragen wird. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Spannungsgrößen der Xeromorph-Entladung und der Photorezeptor-Aufladung gleich. Dies tritt nur auf, wenn ihre elektrischen Kapazitäten die gleichen sind. Sonst Vp/r = (Cx/Cp)ΔVx, mit Cx = Xeromorph-Kapazität, Cp = Photorezeptor-Kapazität.
An der Position F ist der Radius wiederum groß (wie bei C und D). Wenn Vx die Durchschlagsspannung nicht überschritten hat, dann ist Vx = V bei C und D. Wenn ein Durchschlag aufgetreten ist, dann ist Vx um die gleiche Größe ΔVx negativer, um die das Oberflächenpotential des Xeromorph als Ergebnis der Luftdurchschlagsentladung Δq verringert worden ist.
An der Position A stellt die Neutralisierungsbürste (erneut) Vx = 0 Volt her. In dem Fall, wenn eine Luftdurchschlagsaufladung des Photorezeptors aufgetreten ist, ersetzt ein Stromfluß von Masse die Ladung Δq, die auf die Photorezeptoroberfläche übertragen wurde.
Unter Berücksichtigung der Konstruktion und Anordnung der Hauptelemente davon wird angenommen, daß nun ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung aus einer Beschreibung ihrer Arbeitsweise erhalten wurde. Obgleich es nicht erwünscht ist, durch die Theorie einzuschränken, wird angenommen, daß die Hauptelemente der vorliegenden Erfindung gemäß dem folgenden Modell arbeiten:
Es hat sich herausgestellt, daß die höchsten Spannungen und Felder erzeugt werden, wenn die Unterseite der aktiven piezoelektrischen Schicht auf Masse liegt, wie es in Fig. 9 gezeigt ist.
Oberhalb der Schicht ist die obere Masseebene sehr weit entfernt, so daß das elektrische Feld oberhalb der Oberfläche vernachlässigbar ist. Dies ist die Situation, die erhalten wird, wenn das Oberflächenpotential mit einem elektrostatischem Voltmeter gemessen wird, das rückkopplungsgesteuert ist, um das externe elektrische Feld zu neutralisieren. Das Modell nimmt an, daß die Oberfläche der Folie ebenso wie ihr Körper ungladen ist.
Die einzige verbleibende Quelle elektrostatischer Felder ist die Polarisation, die in dem Material erscheint, wenn es gebogen wird, und die gegeben ist zu
D = &epsi;E + P
Da die Raumladung innerhalb der Folie Null ist,
· D = p = 0
so daß
D = konstant
innerhalb der Folie. Es gibt auf der Oberfläche der Folie keine Ladung, so daß der D Vektor durch die Grenzfläche kontinuierlich hindurchgeht.
Da= Db
und da das E-Feld (und daher das D-Feld) in dem Luftspalt Null ist,
Db = &epsi;Eb(z) + P(z) = 0
Das E-Feld in der Schicht ist gegeben durch
Eb(z) = -P(z)/&epsi;
Das E-Feld innerhalb der Schicht ist nicht gleichförmig, da es sich mit P ändert, was wiederum von der örtlichen Belastung bzw. Verformung abhängt. Das Oberflächenpotential auf der Oberseite der Schicht kann erhalten werden, indem das E-Feld von Masse bei z = 0 bis zu der Oberfläche bei z = b integriert wird, um die offene Schaltkreisspannung der piezoelektrischen Schicht zu geben zu
oder in Größen des piezoelektrischen Koeffizienten h und der Belastung
Somit muß die Dehnungsverteilung bestimmt werden, bevor die offene Schaltkreisspannung berechnet werden kann.
Wenn die Folie gebogen wird, wird die äußere Oberfläche der Folie länger und die innere Oberfläche wird kürzer.
Irgendwo innerhalb der Folie ist die neutrale Schicht, wo es keine Längenänderung gibt. Bei einem gleichförmigen Material, wie einer einzigen Folie aus Kynar®, ist die neutrale Position in der Mitte, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Die Belastung ist definiert durch
Belastung = gegenwärtige Länge - ungedehnte Länge/ungedehnte Länge
entlang der neutralen Achse gibt es keine Längenänderung, so daß für einen gegebenen Winkelbogen θ
ungedehnte Länge = Rθ
worin R der Krümmungsradius der neutralen Achse ist. Von der neutralen Achse beabstandet wird die Länge gegeben durch
gedehnte Länge = (R + z)θ
worin z der von der neutralen Achse her gemessene Abstand ist. Setzt man diese Ergebnisse in die Definition der Belastung ein, so gibt dies
Die Dehnung ist entlang der neutralen Achse null und besitzt ihren größten Wert auf der Ober- und Unterseite der Schicht bei z = ± b/2. Die Größe der Dehnung an diesen Orten ist
Smax = b/2R
dieser Wert ist bei der praktischen Konstruktion wichtig, weil er der Verformung des Materials eine Grenze setzt, bevor es bricht oder fließt. Es hat sich herausgestellt, daß Kynar® bei einer Längung von 25 bis 40% bricht, so daß die Belastung auf viel niedrigeren Werten gehalten werden sollte, um eine mechanische Verschlechterung, Risse, usw. während der Lebensdauer der Vorrichtung zu verhindern. Beispielsweise kann als eine zweckmäßige Grenze der Belastung 1% genommen werden.
Jedoch wird anders als bei herkömmlicheren Spannungsversorgungen die Spannung nicht durch äußerer Steuerungen eingestellt, sondern durch die Biegebelastung in der Folie. Die praktische Grenze für die Belastung wird sowohl durch die Foliendicke als auch den Walzenradius kontrolliert. Bei einer Dehnung von 1%
b/2R = 0,01
Somit würde eine bimorphe Folie von 0,1 mm ihren Belastungswert von 1% erreichen, wenn sie um eine Walze mit einem Radius von
R = 5 mm
gebogen wird. Wenn die Walze einen größeren Radius aufweisen würde, wäre das Feld unterhalb seiner Grenze, während, wenn der Radius kleiner wäre, die Streckung zu einer Verschlechterung der Schicht führen mag. Wenn eine größere Walze verwendet werden soll, dann müßte die Zweischichtenanordnung dicker gemacht werden, um das erwünschte Feld zu erzeugen, und gleichzeitig müßte bei der mechanischen Konstruktion darauf geachtet werden, zu gewährleisten, daß das Band nicht über enge Biegungen läuft, die zu einer übermäßigen Belastung führen würden.
Die Formel unten für die Belastung ist in Größen von R, dem Krümmungsradius der neutralen Schicht geschrieben. In der Praxis ist diese Entfernung aus Beiträgen von der Walze und von der Dicke der Schicht selbst zusammengesetzt. Der Radius der neutralen Schicht ist
R = Rf + b/2
wobei b die Dicke des Bandes und Rf der Walzenradius ist. Die zwei Radien stehen in Beziehung durch
Rf/R = 1 - b/2R
Bei diesem Beispiel ist die Belastungsgrenze 1%, was bedeutet, daß b/2R auch in der Größenordnung von 1% ist. Da dies eine kleine Differenz ist, wird sie vernachlässigt. Sie sollte nur von Bedeutung sein, wenn eine größere Dehnung zugelassen wäre. Beispielsweise
R Rf
Das über den Xeromorph (Bimorph) erzeugte Oberflächenpotential ist durch das Folgende gekennzeichnet:
Wenn eine laminierte Folie aus einem bimorphen Xeromorph gebogen wird, erzeugt die positive Belastung in der äußeren Schicht eine positive Spannung und die negative Belastung in der inneren Schicht erzeugt auch eine positive Spannung wegen der Polarisationsumkehr.
Das Oberflächenpotential, das unter diesen Umständen auftritt, ist zweimal dasjenige, das über einer der Schichten auftritt.
Unter Verwendung des Ausdrucks für die Belastung beim Biegen
S = z/R
in dem Spannungsintegral ergibt die offene Schaltkreisspannung des Bimorph zu
Vob = hb²/4R
Diese Gleichungen können mit den Versuchsergebnissen verglichen werden, die bei an Bimorphen ausgeführten Untersuchen erhalten wurden. Die Folie wurde hergestellt, indem zwei 100 um (4-tausendstel Inch) Kynar® Folien Rücken auf Rücken verbunden wurden, was eine Gesamtdicke von 0,22 mm ergibt. Die laminierte Folie wurde dann um Kreisformen unterschiedlicher Durchmesser gebogen, und das Oberflächenpotential wurde mit einem elektrostatischen Voltmeter gemessen. Die bei diesen Untersuchungen erhaltenen Messungen sind in Tabelle 1 aufgelistet. Tabelle 1 Versuchsergebnisse für ein Bimorph
Sowohl die Dicke als auch die Krümmung sind aus der Versuchsgeometrie bekannt, so daß, sobald der piezoelektrische Koeffizient h bekannt ist, die offene Schaltkreisspan nung berechnet werden kann, die von dem Modell vorausgesagt wird. Der richtige Wert h ist aus Eigenschaften berechnet worden, die in dem Heft "Kynar Piezo Film" und in dem technischen Handbuch "Kynar Piezo Film" von Pennwalt aufgelistet sind. Der größte und der kleinste Wert, die erwartet werden können, wurden gegeben als
Hmin = 261 V/um
hmax = 770 V/um
Die Spannungsvoraussagen des Modells wurden, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, für beide Grenzen zusammen mit den Meßwerten als Funktion der Krümmung aufgetragen.
Die Versuchsmessungen des Oberflächenpotentials werden von den Modellvoraussagen eingefaßt, was angibt, daß die Potentialgröße zu Grundeigenschaften des Materials in Beziehung gesetzt werden kann. Aus den gemessenen Spannungen wurde ein offensichtlicher Wert des piezoelektrischen Koeffizienten h durch Anpassen der drei Datenpunkte bestimmt, um die Kurve in der Mitte zu erzeugen. Diese Kurve geht sehr nahe durch jeden der Datenpunkte hindurch, was des weiteren angibt, daß die Spannung die vorausgesagte Abhängigkeit von dem Krümmungsradius aufweist. Da die Ergebnisse in Übereinstimmung sind, wird der offensichtliche Wert von h, wie er aus der angepaßten Kurve genommen wird, bei dem folgenden Model verwendet. Dieser angepaßte Wert ist
hangepaßt = 431 V/um
Während das Oberflächenpotential ohne weiteres gemessen wird und als eine Angabe der Größer der Wirkung dient, ist es nicht die zweckmäßigste Größe für Anwendungskonstruktionen. Beispielsweise wird in einer Übertragungsstation ein hohes elektrisches Feld in dem Luftspalt benötigt, um den Toner darüber zu dem Papier zu bewegen. Ebenso ist es das elektrische Feld in dem Entwicklungsspalt, das hoch sein muß, um dieses Verfahren abzuschließen. Bei herkömmlichen dielektrischen Bändern stehen das Oberflächenpotential und das Feld in dem Spalt unmittelbar in Beziehung, weil das Feld durch eine Ladung auf der Oberfläche des Dielektrikums erzeugt wird. Dies ist bei einem piezoelektrischen Band jedoch nicht der Fall, weil das Feld durch eine Polarisation in dem Hauptteil des Material erzeugt wird, die sich auch mit der Lage ändert. Das E-Feld in dem Luftspalt muß auf der Grundlage der elektrostatischen Beziehungen der betreffenden Geometrie berechnet werden.
Ein typische Geometrie umfaßt eine piezoelektrische Schicht, die auf einer Seite an Masse liegt und einen Luftspalt endlicher Dicke auf der anderen aufweist, wie es in Fig. 11 gezeigt ist.
Die piezoelektrische Schicht hat eine Tiefe b, und die Luftschicht hat eine Dicke a. Wie vorher wird von der Oberflächenladung und der Materialladung angenommen, daß sie null sind, so daß die D Vektoren in beiden Schichten gleichförmig und einander gleich sind. In diesem Fall jedoch verschwindet das E-Feld in der Luft nicht. Der Wert des D- Feldes in den Spalten ist gegeben durch
D = &epsi;&sub0;Ea = &epsi;Eb + P
die für das Feld in der piezoelektrischen Schicht gelöst werden kann zu
Eb = D/&epsi; - P/&epsi;
Da es an Masse liegende Elektroden oberhalb der Luftschicht und unterhalb der piezoelektrischen Schicht gibt, muß der Nettospannungsabfall über beide Schichten verschwinden.
Einsetzen des Ausdrucks für Eb gibt
oder die Verwendung der Definition des Oberflächenpotentials und in Erinnerung daran, daß
aEa + bD/&epsi; = V&sub0;
D = &epsi;&sub0;Ea
ergibt sich das elektrische Feld in dem Luftspalt oberhalb der gebogenen piezoelektrischen Schicht zu
Ea = V&sub0;/a + b/K
Das Oberflächenpotential für den Bimorph ist vorhergehend berechnet worden. Es ist
V&sub0; = V&sub0;b = hb²/4R
Setzt man dies in die Gleichung für das E-Feld in dem Luftspalt ein, so gibt dies
Aus diesem Ausdruck ist klar, daß das elektrische Feld am größten ist, wenn der Luftspalt a klein verglichen mit der dielektrischen Dicke der piezoelektrischen Schicht ist. In diesem Fall, a < < b/kb, wird das E-Feld in der Luft
Man beachtet, daß es nicht unbegrenzt zunimmt, wenn der Luftspalt kleiner wird, sondern einen endlichen Wert erreicht.
Das zweite Glied in dem Ausdruck für das elektrische Feld ist die elastische Belastung, die auf einen Wert unterhalb des Bruchwerts der piezoelektrischen Schicht begrenzt ist.
Für Kynar® war eine Belastung von 1% angenommen worden, was sicher unterhalb der Bruchdehnung von 25-40% ist. Die maximale Belastung, die bei einer gegebenen Anwendung zugelassen wird, wird mit Smax bezeichnet. Das größte elektrische Feld, das in einem kleinen Luftspalt erzeugt werden kann, ist
Ea,max = 1/2hkSmax
Wie bei den vorhergehenden Beispielen können die folgenden Parameter angenommen werden
Smax = 0,1
h = 431 · 10&sup6; V/m
k = 12
unter diesen Umständen könnte das E-Feld in der Luft so groß werden wie
Ea,max = 51,7 V/um
was etwas kleiner als der Luftdurchschlag in einem sehr kleinen Spalt (68 V/um) und viel größer als das Durchschlagsfeld eines weiten Spalts (3 V/um) ist. Somit würde ein kleiner Spalt nahe einer Krümmung der piezoelektrischen Folie elektrische Felder zeigen, die nahezu so groß wie die irgendeines Stromversorgungsgeräts sind, das in elektrostatischen Maschinen verwendet wird, selbst bei 1% Belastung. Dies gibt an, daß gegenwärtig verfügbare Materialien ein Feld erzeugen können, äußerst herkömmliche Hochspannungsversorgungsgeräte in Untersystemen, wie zur Übertragung und Entwicklung, ersetzen können.
Der maximale Ausgang kann mit irgendeinem Bimorph einer gegebenen Dicke erhalten werden, wenn der Walzenradius geeignet gewählt wird. In vielen Fällen jedoch ist der Walzenradius nicht unter unserer Kontrolle. Wenn er zu groß ist, dann wird der Ausgang unterhalb seines maximalen Werts verringert.
In einem unimorphen Xeromorph ist, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, die Gesamtdicke des Bandes durch b gegeben. Die Dicke der aktiven piezoelektrischen Schicht auf der Außenseite der Biegung ist durch ba gegeben. Diese Schicht ist gegenüber der Luft oberhalb von ihr offen und liegt an dem Punkt an Masse, wo sie mit dem Träger laminiert ist. Die Masseebene könnte auch unter dem Substrat angeordnet werden, wobei dies aber einen viel kleineren Ausgang ergäbe.
Die Spannung der offenen Schaltung, die durch diese Anordnung erzeugt wird, wird durch die gleiche Formel wie für den bimorphen Xeromorph gegeben, wobei aber das Integral nur über den aktiven Bereich und nicht das gesamte Band bestimmt wird.
Der aktive Bereich erstreckt sich nur über die Dicke der aktiven piezoelektrischen Schicht auf der Oberseite des Laminats, so daß das Integral wird
wobei die gleiche Dehnung wie im vorhergehenden Fall verwendet wird. In dem besonderen Fall, wo sich die aktive Schicht insgesamt über die Folie erstreckt, b2 = b, gibt dies eine Spannung V&sub0; = 0 für die offene Schaltung, wie es erwartet wird. Wenn sich die aktive Schicht über die Hälfte erstreckt, bz = b/2, verringert sich die Spannung zu
was die Hälfte der vollen früher erhaltenen Xeromorph (Bimorph) Spannung ist.
Um die Situation mit einer einzigen aktiven Schicht oder einem passiven Träger mit dem Xeromorph (Bimorph) zu vergleichen, ist es zweckmäßig, die Spannung der offenen Schaltung und dem Bezugswert zu normalisieren, der mit dem Xeromorph (Bimorph) erhalten wird. Die Spannung kann geschrieben werden als
Der maximale Wert dieser Spannung ist 1/2 V&sub0; und tritt auf, wenn die aktive Schicht die halbe Dicke des gesamten Bandes ist. Somit ergibt diese Anordnung für die gleiche Banddicke stets eine niederere Ausgangsspannung als der Bimorph. Ein vorteilhaftes Merkmal des Xeromorph (Unimorph) besteht hauptsächlich darin, hohe elektrische Felder bei Walzen mit großem Durchmesser zu ermöglichen, wie es unten beschrieben ist.
Messungen des Oberflächenpotentials für Unimorphstrukturen sind durchgeführt worden, wobei verschiedene Dicken für die Kynar® Folie und für den Träger verwendet wurden, der ein Kunststoffabschirmmaterial war. Diese zwei Schichten wurden laminiert und dann um einen Abschnitt PVC Rohr mit einem Radius von 23,8 mm (0,9375 Inch) gebogen. Eine Zusammenfassung der Versuchsergebnisse ist in Tabelle 2 gezeigt.
Die durch das Modell vorausgesagte Spannung wurde berechnet, wobei der angepaßte Wert von h (432 V/um) verwendet wurde, der bei den Messungen an Bimorphen erhalten wurde. Der tatsächliche Radius der neutralen Schicht wurde statt des Radius des Rohrs verwendet, den Krümmungsradius R zu berechnen. Ein Vergleich der gemessenen und vorausgesagten Spannungen ist in Fig. 12 gezeigt.
Wenn eine vollständige Übereinstimmung erhalten wäre, lägen die Versuchspunkte alle auf der diagonalen Linie. Die tatsächlichen Messungen schließen die Linie ein, was angibt, daß das Modell im Durchschnitt die richtige Spannung voraussagt. Somit werden der Unimorph als auch der Bimorph angesehen, angemessen durch das Modell beschrieben zu werden.
Das elektrische Feld in dem Spalt wird in der gleichen Weise wie für den Bimorph berechnet. Da die Masseebene auf der Unterseite der aktiven Schicht ist, hat der passive Träger keine Wirkung auf das Feld in dem Luftspalt, das gegeben ist durch
Setzt man den Wert für die Spannung des offenen Kreises der aktiven Schicht ein, so ergibt sich
Analog dem Fall des Xeromorph (Bimorph) tritt das größte Feld in dem Luftspalt auf, wenn der Luftspalt viel kleiner als die dielektrischen Dicke der aktiven Schicht ist. Dieses optimale Luftspaltfeld ist
Dieses Feld ist durch die zulässige Dehnung in der aktiven Schicht begrenzt auf einen Wert
Als ein Beispiel der Wirksamkeit der Xeromorph (Unimorph) Ausgestaltung wird eine Walze mit einem Radius von 100 mm (Walzendurchmesser ungefähr 8 Inch) betrachtet. Wenn die maximale Belastung an der Oberfläche zu 1% wie vorhergehend genommen wird, dann wird die Dicke des Bandes erhalten aus
b/2(100) = 0,01
mit b = 2 mm. Dies ist viel dicker als die piezoelektrische Folie, die üblicherweise mit Abmessung in der Größenordnung von 100 um vorliegt. Wenn eine dünne piezoelektrische Folie oben auf einem passiven Träger angebracht wird, kann, verglichen mit einem Bimorph, eine höhere Leistung erhalten werden. Beispielsweise wird eine piezoelektrische Folie von 100 um (4-Tausendstel Inch) (ba = 0,1 mm) betrachtet, die auf einem flexiblen Träger angebracht ist, so daß die Gesamtdicke 2 mm ist, wie es für die maximal zulässige Dehnung verlangt wird. In diesem Beispiel
und das maximale Luftspaltfeld wird gegeben durch
Emax = 0,95 hkb Smax
Unter den gleichen Bedingungen gibt die Geometrie bei einem Bimorph ein maximales Feld, das einen Koeffizienten von 1/2 aufweist, so daß der Unimorph tatsächlich nahezu den zweifachen Ausgang des Bimorph gibt, während er um einen größeren Radius herumläuft. Unter Verwendung der gleichen Erde der piezoelektrischen und dielektrischen Konstanten und der maximalen Belastung wie vorher (Smax = 0,01, h = 431 · 10&sup6; V/m, K = 12) wird
Ea,max = 98,3 V/um
das viel höher als das Durchschlagsfeld von Luft selbst in sehr kleinen Spalten ist.
Zur Wiederholung: es sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Absetzen einer Oberflächenladung auf einem dielektrischen Medium geschaffen worden, das sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer Bewegungsrichtung bewegt und ein Endlosband umfaßt, das eine äußere ein piezoelektrisches Material umfassende Schicht aufweist, die nahe dem dielektrischen Medium angeordnet wird, damit eine Oberflächenladung auf dem dielektrischen Medium in Reaktion auf das Endlosband, das verformt wird, erzeugt und abgelegt wird. Das Endlosband wird um zwei Walzen herum angetrieben, damit die äußere Schicht verformt wird. Es ist auch ein Modell geliefert worden, das die Spannungen und elektrischen Felder voraussagt, die durch Biegen der Xeromorph- Strukturen erzeugt werden. Die Spannung hängt von der Dicke der Struktur, dem Krümmungsradius und dem piezoelektrischen Koeffizienten h ab, der für das Material spezifisch ist.
Statt eine oder mehrere Walzen zu verwenden, das Endlosband zu verformen, ist es möglich, ein ortsfestes Glied zu verwenden, das einen Endabschnitt mit einer Krümmung nahe der Oberfläche des dielektrischen Elements aufweist, wobei das Band angeordnet ist, um den Endabschnitt herum zu gleiten. Die Form und der Radius des Endabschnitts sind so gewählt, daß der erwünschte Ladungspegel erzeugt wird.

Claims

1. Ein Aufladeglied zum Absetzen elektrischer Ladung auf einer Oberfläche (10), das ein Endlosband (110), das eine piezoelektrische äußere Schicht (14) umfaßt, und eine Einrichtung (114) aufweist, um das Band (110) zu verformen und dadurch eine Ladung auf der Oberfläche der piezoelektrischen äußeren Schicht (14) in Reaktion auf die genannte piezoelektrische äußere Schicht zu erzeugen, die verformt wird.

2. Das Aufladeglied des Anspruchs 1, wobei die genannte Einrichtung (114) zur Verformung des Bandes (110) eine oder mehrere Walzen umfaßt, und das genannte Endlosband (110) um die genannte eine oder mehreren Walzen herum bewegt wird, um dessen genannte piezoelektrische äußere Schicht (14) zu verformen.

3. Das Aufladeglied des Anspruchs 2, das zumindest zwei Walzen (112, 114) mit unterschiedlichen Radien umfaßt, um ein maßgeschneidertes elektrisches Feld zu erzeugen.

4. Das Aufladeglied nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die genannte piezoelektrische äußere Schicht (14) eine Schicht aus einer piezoelektrischen Polymerfolie umfaßt.

5. Das Aufladeglied nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die genannte piezoelektrische äußere Schicht umfaßt:

eine erste Schicht (102) aus einer piezoelektrischen Polymerfolie, die eine erste Polarisationsrichtung aufweist; und

eine zweite Schicht (102) aus einer piezoelektrischen Polymerfolie, die eine zweite Polarisationsrichtung aufweist, die zu der ersten Polarisationsrichtung entgegengesetzt ist.

6. Eine Aufladevorrichtung, die ein Aufladeglied gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche und eine aufzuladende Oberfläche (10) umfaßt, wobei die Oberfläche (10) nahe der Einrichtung (114) zur Verformung des Bandes (110) angeordnet ist, so daß die auf der Oberfläche der piezoelektrischen äußeren Schicht (14) erzeugte Ladung eine Ladung auf der aufzuladenden Oberfläche (10) in Reaktion darauf absetzt, daß die genannte piezoelektrische äußere Schicht verformt wird.

7. Die Vorrichtung des Anspruchs 6, wobei sich die Oberfläche (10) mit einer ersten vorbestimmten Geschwindigkeit in einer Bewegungsrichtung bewegt, und eine Einrichtung zur Bewegung des genannten Bandes (110) mit einer zweiten vorbestimmten Geschwindigkeit in der Bewegungsrichtung umfaßt.

8. Die Vorrichtung des Anspruchs 7, wobei das Verhältnis der ersten vorbestimmten Geschwindigkeit zu der genannten zweiten vorbestimmten Geschwindigkeit größer als 3 ist.

9. Ein Verfahren zum Absetzen elektrischer Ladung auf einer Oberfläche (10), das die Schritte umfaßt:

Bereitstellen eines Endlosbandes, das eine piezoelektrische äußere Schicht (114) umfaßt;

Anordnen des Endlosbandes nahe der Oberfläche;

und Verformen des Bandes und damit der piezoelektrischen Schicht, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das die Aufladung der Oberfläche herbeiführt.

10. Das Verfahren des Anspruchs 9, wobei der genannte Anordnungsschritt den Schritt umfaßt, das Endlosband um eine oder mehrere Walzen herum zu bewegen.

11. Das Verfahren des Anspruchs 10, das des weiteren die Schritte umfaßt:

Bewegen der Oberfläche (10) mit einer ersten vorbestimmten Geschwindigkeit in einer Bewegungsrichtung; und

Drehen der einen oder mehreren Walzen, so daß sich das Endlosband mit einer zweiten vorbestimmten Geschwindigkeit in der Bewegungsrichtung bewegt.