DE1563173C - Vorrichtung zur Erzeugung eines Gleichstrom-Koronaentladungsstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gleichstrom-Koronaentladungsstromes, insbesondere zum Laden von. Flächen bei elektrographischen Verfahren, mit. einer an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen Entladungselektrode und einem Steuergitter im Koronaentladungsstrom, das an eine Quelle konstanten Potentials angeschaltet ist.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art (vgl. USA.-Patentschrift 2 777 957, Fi g. 1,14) wird der der Entladungselektrode zugeführte Strom gleichgerichtet, wozu.es notwendig ist, zwischen die Wechsel-' spanriungsquelle und die Entladungselektrode einen Hochspannungsgleichrichter und eine Glättungseinrichtung zu schalten. Da der Gleichrichter für die volle Leistung der Entladungselektrode dimensioniert sein muß, bedingt die Verwendung eines Gleichstrom-Koronaehtladuhgsstromes an Stelle eines Wechselstrom-Koronaentladungsstromes einen erheblichen zusätzlichen Aufwand. Das Steuergitter hat bei diesen bekannten Vorrichtungen ebenso wie bei den bekannten Vorrichtungen (vgl. USA.-Patentschrift 2 879 395, Fig. 1), welche mit einem Wechselstrom-Koronaentladungsstrom arbeiten, die Aufgabe, die Oberflächenladung der der Koronaentladung ausgesetzten Fläche auf einen solchen Wert zu begrenzen, der zu keinem Durchschlag führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines. Gleichström-Koronaentladungsstromes zu schaffen, die sowohl einfach als auch billig ist. Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem über das Steuergitter zur Quelle konstanten Potentials führenden Strompfad ein Gleichrichter vorgesehen ist.

Bei einer solchen Anordnung des Gleichrichters ist nur ein Niederspannungsgleichrichter erforderlich. Außerdem braucht nur ein Teil des gesamten der Hochspannungsquelle entnommenen Stromes gleichgerichtet zu werden, nämlich etwa 10 %, weshalb der Gleichrichter nur für eine Leistung von etwa 1 % oder weniger der Leistung der Gleichrichter bei den bekannten Vorrichtungen dimensioniert zu sein braucht. Die hierdurch erzielte Vereinfachung und Verbilligüng ist beträchtlich. Ein weiterer Vorteil ist in der zusätzlichen stabilisierenden Wirkung des Steuergitters auf die räumliche Verteilung des Koronastromes zu sehen. Schließlich ist noch von Vorteil, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung des

ίο Gleichrichters das Steuergitter auch eine Steuerung der Phase und Amplitude des pulsierenden Gleichstrom-Koronaentladungsstromes gestattet.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Gleichrichter als Schicht aus einem gleichrichtenden Stoff auf dem Steuergitter ausgebildet, was eine besonders einfache und billige Lösung darstellt. Das gleichrichtende Material kann beispielsweise aus unsensibilisiertem Zinkoxyd in einem Kunstharzbindemittel bestehen. In diesem Falle können nur negative¹

ao Ionen durchgelassen werden. Natürlich können auch andere Stoffe für die Gleichrichterschicht verwendet werden, so ^;daß ein Durchlaß des. Stromes jeder gewünschten Polarität erzielt werden kann.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Gleichrichter aber auch in Form eines eignen Bauelementes zwischen das Steuergitter und die Quelle konstanten Potentials geschaltet sein, so daß übliche Steuergitter Verwendung finden können.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung seien an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt in schematischer Darstellung:

F i g. 1 einen Vertikalschnitt und das Schaltbild einer ersten Ausführungsform, ■

■ F i g. 2 einen Vertikalschnitt und das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform.

Wie F i g. 1 zeigt,, ist eine Hochspannungs-Wechselspannungsquelle 2 einerseits über einen Schalter 4 mit einer Koronaentladungselektrode 6 verbunden. Die Hochspannungsquelle 2 ist andererseits mit einer elektrisch leitenden Trägerschicht 8 einer als Ganzes mit 10 bezeichneten xerographischen Platte verbunden. Auf der Trägerschicht 8 ist eine photoleitfähige Schicht 12 vorgesehen. Zwischen der Koronaentladungselektrode 6 und der Platte 10 ist ein elektrisch leitendes Steuergitter 14 angeordnet, das über einen Gleichrichter 18 und einen Schalter 24 mit einer Quelle konstanten Potentials, nämlich Erde, verbunden ist. Wenn die Koronaentladungselektrode 6 durch Schließen des Schalters 4 in Tätigkeit gesetzt wird, richtet das Gitter 14 den Wechselstrom gleich, der von der Entladungselektrode 6 zur Platte

. 10 fließen möchte, wodurch die photoleitfähige Schicht 12 mit einer gleichpoläreri elektrostatischen Ladung vorgegebener Polarität geladen wird. Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um eine gleichförmige Ladung der photoleitfähigen Schicht zu erzielen. Diese bekannten Verfahren, die beispielsweise ein Steuergitter oder einen Schirm verwenden oder eine Relativbewegung zwischen der Entladungselektrode und der xerographischen Platte 10 vorsehen, können hier angewendet werden.

Während der positiven Halbwelle des Entladungsstroms werden die Ionen oder Ladungen, die auf das Steuergitter 14 auftreffen, über den Gleichrichter 18 zur Erde abgeleitet.

Wenn dagegen der Koronastrom negativ ist, sperrt der Gleichrichter 18, so daß das Steuergitter 14 sehr rasch auf ein Raumpotential aufgeladen wird, das

seiner Lage entspricht. Wenn die Aufladung beendet ist, hört das Einfangen von Ladungen auf, so daß der Ladungsträgerstrom durch das Steuergitter 14 hindurchtreten und die photoleitfähige Schicht 12 beaufschlagen kann. Bei den meisten Frequenzen, die im Wechselstrom auftreten, erzeugt das Steuergitter 14 einen pulsierenden Gleichstrom-Koronaentladungsstrom. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Koronaentladungselektrode 6 teilweise von einem geerdeten, metallischen Schirm 20 umgeben, der zur weiteren Stabilisierung der Koronaentladung bei verhältnismäßig hohen Koronapegeln dient. Die gesamte am Gleichrichter 18 anliegende Spannung ist auf etwa 200 bis 300 Volt begrenzt. Üblicherweise fließen nur etwa 10^fl/o desjenigen Stromes, der von der Wechselspannungsquelle 2 entnommen wird, durch den Gleichrichter 18. Hieraus folgt, daß der Gleichrichter 18 nur etwa 1% oder weniger der Leistung zu steuern braucht, die zu steuern wäre, wenn er in Reihe mit der Wechselspannungsquelle 2 geschaltet wäre.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet ebenso gut, wenn der Gleichrichter 18 umgekehrt in den Leitungszug gelegt ist. Die Ladung auf der photoleitfähigen Schicht 12 weist dann aber die entgegengesetzte Polarität auf. Es wurde gefunden, daß der Gleichrichter 18 normalerweise den wechselnden Koronaentladungsstrom nicht vollständig gleichrichtet. Um eine vollständige Gleichrichtung zu erhalten, ist im Ausführungsbeispiel eine Vorspannungsquelle 22 konstanten Potentials vorgesehen, die mittels des Schalters 24 in den Strompfad des Gleichrichters gelegt werden kann.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Der einzige Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und derjenigen gemäß Fig. 1 besteht darin, daß statt des separaten Gleichrichters 18 zwischen dem Steuergitter 14 und Erde auf dem geerdeten Steuergitter 14 eine gleichrichtende Schicht 26 vorgesehen ist. Diese Schicht besteht im Ausführungsbeispiel aus unsensibilisiertem Zinkoxyd in einem Kunstharzbindemittel. Es können aber auch andere Stoffe hierfür verwendet werden. Die Polarität der Ladungen, die auf die photoleitfähige Schicht 12 aufgebracht werden, hängt von der Wahl des Schichtmaterials ab. Im Falle von unsensibilisiertem Zinkoxyd in Kunstharz können nur negative Ladungen durch das Steuergitter 14 hindurchtreten. Eine Vorspannungsquelle 22 kann mittels des Schalters 24 in den Strompfad des Steuergitters 14 gelegt werden. Hinsichtlich der Anordnung und Ausbildung der Hochspannungs-Wechselspannungsquelle 2, der Entladungselektrode 6, des zwischen beiden liegenden Schalters 4 und der elektrisch leitenden Trägerschicht 8 der xerographischen Platte 10 bestehen keine Unterschiede gegenüber der Ausführungsform gemäß F i g. 1.

Wie schon erwähnt, ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auf elektrographische Verfahren beschränkt. Sie kann auch beispielsweise in einem Gehäuse angeordnet sein, in dem das Steuergitter 14 die einzige öffnung nach außen hin bildet. Mittels einer solchen Vorrichtung •können Luftionen einer bestimmten Polarität erzeugt werden, die beispielsweise in Klimaanlagen benötigt werden, die eine Staubfalle besitzen. Es ist für den Fachmann ohne Schwierigkeiten möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung auch auf anderen Anwendungsgebieten einzusetzen.

Es ist auch beispielsweise die Verwendung eines Thyristors möglich, um die Phasenlage des Impulses mit einem Netzwerk zu synchronisieren oder um die Impulsbreite zu modulieren. Ferner kann der übliche Hochspannungstransformator durch eine piezoelektrische Spannungsquelle ersetzt werden, wodurch man noch eine größere Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung erzielt. Eine piezoelektrische Hochspannungsquelle kann auch dann eingesetzt werden, wenn die Vorrichtung fern von einer Quelle elektrischer Energie betrieben werden soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtungzur Erzeugung eines Gleichstrom-Koronaentladungsstromes, insbesondere zum Laden von Flächen bei elektrographischen Verfahren, mit einer an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen Entladungselektrode und einem Steuergitter im Koronaentladungsstrom, das an eine Quelle konstanten Potentials angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem über das Steuergitter (14) zur Quelle konstanten Potentials (22; Erde) führenden Strompfad ein Gleichrichter (18; 26) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter als Schicht (26) aus einem gleichrichtenden Material auf dem Steuergitter (14) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (18) zwischen dem Steuergitter (14) und der Quelle konstanten Potentials (22; Erde) vorgesehen ist.