DE1563173C

DE1563173C - Device for generating a direct current corona discharge current

Info

Publication number: DE1563173C
Authority: DE
Inventors: Lee Fitzpatrick Rochester N.Y. Frank (V.SLA.)
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Publication date: 1972-08-17

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.The invention relates to a device for generating a direct current corona discharge current, especially for loading. Areas in electrographic processes, with. one to one AC voltage source connected discharge electrode and a control grid in the corona discharge current, which is connected to a source of constant potential.

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.In known devices of this type (cf. US Pat. No. 2,777,957, Fi g. 1,14) the is The current supplied to the discharge electrode is rectified, for which purpose it is necessary to switch between the alternating ' voltage source and the discharge electrode a high voltage rectifier and a smoothing device to switch. Because the rectifier is dimensioned for the full power of the discharge electrode must be, requires the use of a direct current corona discharge current instead of an alternating current corona discharge current, a considerable one additional effort. The control grid has in these known devices as well as in the known ones Devices (see. U.S. Patent 2,879,395, Fig. 1), which with an alternating current corona discharge current work, the task of reducing the surface charge of those exposed to the corona discharge To limit the area to a value that cannot lead to a breakdown.

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.The invention is based on the object of a device for generating a. DC corona discharge current to create that is both simple and cheap. Starting from a device of the type mentioned, this object is achieved according to the invention in that in the A rectifier is provided via the control grid to the current path leading to the source of constant potential is.

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 desWith such an arrangement of the rectifier, only one low-voltage rectifier is required. In addition, only part of the total current drawn from the high-voltage source needs to be rectified to become, namely about 10%, which is why the rectifier only for a power of about 1% or less of the power of the rectifier in the known devices to be dimensioned needs. The resulting simplification and cheaper is considerable. Another benefit is in the additional stabilizing effect of the control grid on the spatial distribution of the corona flow to see. Finally, it is also advantageous that in the inventive arrangement of the

ίο Gleichrichters das Steuergitter auch eine Steuerung der Phase und Amplitude des pulsierenden Gleichstrom-Koronaentladungsstromes gestattet.ίο rectifier the control grid also has a controller the phase and amplitude of the pulsating direct current corona discharge current.

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 In one embodiment of the invention, the rectifier is designed as a layer of a rectifying substance on the control grid, which is a particularly simple and inexpensive solution. The rectifying material can for example consist of unsensitized zinc oxide in a synthetic resin binder. In this case only negative ¹

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.ao ions are allowed to pass through. Of course, other materials can also be used for the rectifier layer, see above ^; that passage of the current of any desired polarity can be achieved.

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.According to a further embodiment of the invention, the rectifier can also be in the form of a suitable component be connected between the control grid and the source of constant potential, so that conventional control grids can be used.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung seien an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt in schematischer Darstellung:Two exemplary embodiments of the invention are included Hand outlined drawing. It shows in a schematic representation:

F i g. 1 einen Vertikalschnitt und das Schaltbild einer ersten Ausführungsform, ■F i g. 1 shows a vertical section and the circuit diagram of a first embodiment

■ F i g. 2 einen Vertikalschnitt und das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform.■ F i g. 2 shows a vertical section and the circuit diagram of a second embodiment.

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 PlatteLike F i g. 1 shows, is a high voltage AC power source 2 is connected on the one hand to a corona discharge electrode 6 via a switch 4. The high voltage source 2 is on the other hand with an electrically conductive carrier layer 8 as a whole associated with 10 designated xerographic plate. On the carrier layer 8 is a photoconductive one Layer 12 is provided. Between the corona discharge electrode 6 and the plate 10 is an electrical conductive control grid 14 arranged, which via a rectifier 18 and a switch 24 with a source of constant potential, namely earth. When the corona discharge electrode 6 is activated by closing the switch 4, the grid 14 directs the alternating current equal to that from the discharge electrode 6 to the plate

. 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.. 10 would like to flow, thereby reducing the photoconductive Layer 12 with a homopolar electrostatic Charge of predetermined polarity is charged. Various methods are known to achieve a uniform To achieve charge of the photoconductive layer. These known methods, for example use a control grid or screen or relative movement between the discharge electrode and the xerographic plate 10 can be applied here.

Während der positiven Halbwelle des Entladungsstroms werden die Ionen oder Ladungen, die auf das Steuergitter 14 auftreffen, über den Gleichrichter 18 zur Erde abgeleitet.During the positive half-cycle of the discharge current, the ions or charges that are applied to the Strike control grid 14, derived via the rectifier 18 to earth.

Wenn dagegen der Koronastrom negativ ist, sperrt der Gleichrichter 18, so daß das Steuergitter 14 sehr rasch auf ein Raumpotential aufgeladen wird, dasIf, however, the corona current is negative, the rectifier 18 blocks, so that the control grid 14 very is quickly charged to a space potential that

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.corresponds to its location. When charging is complete, charge trapping ceases so that the charge carrier flow can pass through control grid 14 and impinge on photoconductive layer 12. At most of the frequencies found in alternating current, the control grid 14 generates a pulsating direct current corona discharge current. As FIG. 1 shows, the corona discharge electrode 6 is partially surrounded by a grounded, metallic screen 20, which serves to further stabilize the corona discharge at relatively high corona levels. The total voltage applied to the rectifier 18 is limited to approximately 200 to 300 volts. Usually only about 10 ^fl / o of that current which is drawn from the AC voltage source 2 flows through the rectifier 18. It follows that the rectifier 18 only needs to control about 1% or less of the power that would have to be controlled if it were would be connected in series with the AC voltage source 2.

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.The inventive device works just as well when the rectifier 18 is reversed in the Cable run is laid. The charge on the photoconductive layer 12 then has the opposite Polarity on. It has been found that the rectifier 18 is normally the alternating Corona discharge current not fully rectified. To get full rectification, a bias voltage source 22 constant potential is provided in the embodiment, which by means of the Switch 24 can be placed in the current path of the rectifier.

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.Fig. 2 shows another embodiment of the device according to the invention. Corresponding parts are provided with the same reference numbers. The only difference between this embodiment and that according to FIG. 1 is that instead of the separate rectifier 18 between the control grid 14 and earth, a rectifying layer 26 is provided on the grounded control grid 14. In the exemplary embodiment, this layer consists of unsensitized zinc oxide in a synthetic resin binder. However, other substances can also be used for this purpose. The polarity of the charges which are applied to the photoconductive layer 12 depends on the choice of the layer material. In the case of unsensitized zinc oxide in synthetic resin, only negative charges can pass through the control grid 14. A bias voltage source 22 can be placed in the current path of the control grid 14 by means of the switch 24. With regard to the arrangement and design of the high-voltage AC voltage source 2, the discharge electrode 6, the switch 4 located between the two and the electrically conductive carrier layer 8 of the xerographic plate 10, there are no differences compared to the embodiment according to FIG. 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.As already mentioned, the use is according to the invention Device not limited to electrographic processes. You can also for example be arranged in a housing in which the control grid 14 is the only opening forms on the outside. By means of such a device • air ions of a certain polarity can be generated that are required, for example, in air conditioning systems that have a dust trap. It is for that A person skilled in the art can use the device according to the invention in other fields of application without difficulties to use.

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.It is also possible, for example, to use a thyristor to adjust the phase position of the pulse to synchronize with a network or to modulate the pulse width. Furthermore, the usual High voltage transformer can be replaced by a piezoelectric voltage source, whereby even greater economy of the device is achieved. A high voltage piezoelectric source can also be used when the device is remote from a source of electrical power Energy is to be operated.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for generating a direct current corona discharge current, in particular for charging surfaces in electrographic processes, with one connected to an alternating voltage source connected discharge electrode and a control grid in the corona discharge current that is connected to a source of constant potential is connected, characterized in that in the current path leading via the control grid (14) to the source of constant potential (22; earth) a rectifier (18; 26) is provided.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the rectifier as a layer (26) is formed from a rectifying material on the control grid (14).

3. Device according to claim 1, characterized in that that the rectifier (18) between the control grid (14) and the source constant Potential (22; earth) is provided.