DE2326547B2

DE2326547B2 - Koronaaufladevorrichtung

Info

Publication number: DE2326547B2
Application number: DE2326547A
Authority: DE
Inventors: Paul Alfred Rochester Lachapelle; Michael Spencerport Mosehauer
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1972-05-25
Filing date: 1973-05-24
Publication date: 1974-12-05
Also published as: JPS4951952A; CA982211A; DE2326547A1; GB1374557A; US3729649A; BE800084A; DE2326547C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Koronaaufladevorrichtung mit einer Spitzenentladungselektrode aus einem senkrecht über der aufzuladenden Fläche stehenden, an seinem oberen Ende frei tragend aufgehängten Draht und einer zwischen dem freie..· Ende des Drahtes und der aufzuladenden Fläche angeordneten Steuerelektrode.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Ladevorrichtung zum elektrostatischen Aufladen der Fläche einer photoleitfähigen Schicht.

Beim Erzeugen von Kopien auf elektrophotographische Weise wird üblicherweise so vorgegangen, daß die photolcitfähige Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeichriuhgsmaterials gleichförmig aufgeladen wird, während das Aufzeichnungsmaterial sich in einer Dunkelzone befindet, und daß dann die aufgeladene Fläche bildweise mit einer aktivierenden Strahlung bildmäßig belichtet wird, so daß die gleichförmige Ladung selektiv abgebaut und ein Ladungsbild erzeugt wird, das der Aufzeichnung auf der Kopiervorlage entspricht. Dieses Ladungsbild wird dann dadurch sichtbar gemacht, daß eine selektive Anlagerung von Tonerpartikeln an dem Ladungsbild erfolgt.

Bei den üblichen elektrophotographischen Geräten wird das Aufladen des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials normalerweise unter Benutzung einer oder mehrerer Korona-Drahtelektroden vorgenommen. Diese Drahtelektroden, die entweder, wie es bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art der Fall ist, senkrecht zu der aufzuladenden Fläche verlaufen und dieser zugekehrte Entladungsspitzen bilden, oder die im Abstand von der aufzuladenden Fläche sich parallel über die ganze Breite des Aufzeichnungsmaterials erstrecken, sind mit einer Hochspannungsquelle verbunden. Da die Koronaentladung an diesen Drahtelektroden nicht gleichmäßig genug erfolgt, insbesondere nicht, wenn eine Aufladung negativer Polarität erzeugt werden soll, wurden bereits verschiedenartige Versuche mit dem Ziel un

ternommen, die (^lflisbförmigkeit Φ^Γ Aufladung der mit den betreffcfaaeii $οπ1οηη1η|[6η aüfcüladenden Fläche zu verbesgem, JUh Weg, der hierbei beschritten wurde, bestem darin, eme Steuerelektrode in Form eines Drahtgitters vorzusehen, das zwischen den Korona-Drabtejektroden und der aufzuladenden Oberfläche angeordnet ist und das auf ein vorbestimmtes elektrisches Potential vorgespannt ist. Dieses Gitter dient dazu, um den Aufladevorgang zu

ίο beenden, sobald die photoleitfähige, aufzuladende

Fläche in allen Flä,chenbereichen auf einen Pötential-

pegel agfgeladeb 1st, der dem Potential des Gitters entspricht

Die mit den bekannten Vorrichtungen eraelbare

Gleichförmigkeit der Aufladung ist jedoch nicht zufriedenstellend. Es tritt bei diesen Vorrichtungen ein sogenannter »Abschattungseffekt« auf, d. h., Flächenbereiche, die unmittelbar der GitterstruKtur gegenüberliegen, erhalten weniger Ladung als Flächenbe-

ao reiche, die auf die freien öffnungen der Gittermaschen ausgerichtet sind. Derartige Erscheinungen machen sich insbesondere bemerkbar, wenn die Lage des aufzuladenden Aufzeichnungsmaterials relativ zur Ladevorrichtung während des Aufladevorgangs

as unverändert ist oder wenn das Aufladen des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial im Durchlaufverfahren erfolgt und eih Teil der Gitterstruktur sich hierbei in einer Richtung erstreckt, die parallel ist zur Richtung der Relativbewegung zwischen dem

Aulzeichnungsmaterial und der Vorrichtung.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Koronaaufladevorrichtung der in Rede stehenden Art zu schaffen, bei der bei einfachstem Vorrichtungsaufbau ein Höchstmaß an Gleichförmigkeit der Aufladung über sämtliche Flächenbereiche der aufzuladenden Fläche erzielbar ist.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe eriindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Draht eine so starke Flexibilitat aufweist, daß er bei angelegtem Entladungspotential unter dem Einfluß des von ihm ausgehenden elektrischen Feldes so weit auslenkbar ist, daß er mit seiner Entladungswolke die aufzuladende Fläche überstreichen kann. Durch diese Ausbildung der Vorrichtung wird erreicht, daß der Draht im Betrieb willkürlich unregelmäßig hin- und herschwenkt. Das freie Ende des Drahts, das die Spitze bildet, von der die Koronaentladung gegen die aufzuladende Oberfläche sprüht, bewegt sich daher relativ zu der aufzu-

Sc ladenden Oberfläche in verschiedenen Richtungen, so daß sämtliche Flächenbereiche derselben von der Sprühentladung sozusagen »bestrichen« werden. Da die die Aufladung der Fläche erzeugenden Ionen hierbei unter verschiedenen Einfallswinkeln zu der Fläche gelangen, kann zwischen dem Draht und der aufzuladenden Fläche eine Steuerelektrode zur Anwendung gebracht werden, ohne daß »Abschattungseffekte« zu befürchten wären. Insgesamt ergibt sich dadurch eine außerordentlich hohe Gleichförmigkeit der Aufladung über sämtliche Bereiche der aufzuladenden Fläche. Dieser Vorteil wird erreicht, ohne daß ein aufwendiger oder komplizierter Vorrichtungsaufbau erforderlich wäre, weil die in verschiedensten Richtungen erfolgende Relativbewegung zwisehen Draht und aufzuladender Fläche bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Anwendung einer äußeren mechanischen Bewegungseinrichtung erreicht wird.

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Jungen biegt, wife es beispielsweise in Fig.l und 2 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Bei diesem willkürlich* unregelmäßig erfolgenden Schwingen findet eine JCpcgnftentlftdung 25 zwischen dem freien 5 Ende 13 des D'rabfes 10 und dem Gitter 18 statt, und auf Grund des elektrischen Felds zwischen dem Draht 10 und der Kombination aus Gitter 18 ucd Rückseite f werden Ionen in der Weise angezogen, daß sie auf die dielektrische Oberfläche S aufprallen

.. Bei einem bevorzugten Ausfübrungsbeispiel der Erfindung 1st die Steuerelektrode nicht, in Form, eines Drahtgitter«, wie es bei den obenerwähnten bekannten Vorrichtungen Anwendung findet,, ausgebildet, sondern in Form einer Leitetsculeifej die längs des Umfangs der aufzuladenden Oberfläche verläuft. Ein Vorteil dieses Ausfübruugsbeispiels ist das völlige Fehlen jedweder Vorrichtungsteile zwischen det Drahtelektrode und der aufzuladenden Oberfläche,

die irgendwie die Sprühentladung abfangen oder den io und an dieser angelagert werden. Wenn die Ober-Ladevorgang stören könnten, fläche der Schichte auf die Durchbrucbsspannung

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in der Zenerdiode 20 aufgeladen ist, erfolgt kerne weider Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen tere Aufladung. Die Polarität der aufgebrachten Laim einzelnen erläutert. Es zeigt dung bestimmt sich nach der Polarität der Hoch-

F i g. 1 eine schematisch vereinfacht und teils ab- 15 Spannungsquelle 15 und natürlich nach der Polung gebrochen und geschnitten gezeichnete Seitenansicht der Zenerdiode 20.

eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen In Fig.3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei

Vorrichtung und dem die Steuerelektrode 17 in Form einer gescnlos-

F i g. 2 und 3 schematisch vereinfacht und perspek- senen elektrischen Leiterschbife 30 ausgebildet ist, tivisch gezeichnete Ansichten von zwei verschiedenen ao die in geringem Abstand von v-:r zu ladenden Ober-Ausführungsbeispielen der erfindungsge^iäßen Vor- fläche S längs dem äußeren Rand derselben verläuft, richtung. Wie das Gitter 18 ist die Leiterschleife 30 elektrisch

In F i g. 1 ist eine dielektrische Schicht mit einer auf den Pegel des gewünschten Ladungspotentials leitenden Rückseite 7, die geerdet ist, und mit einer der Oberfläche S vorgespannt, indem entweder eine Oberfläche S dargestellt, die mit einer gleichförmigen as äußere Spannungsquelle vorgesehen ist oder indem, Aufladung versehen werden soll und die unterhalb wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist, die einer Korona-Ladevorrichtung angeordnet ist, bei Leiterschleife 30 mit Erde über die Zenerdiode 20 der es sich um ein Ausführungsbeispiel der Erfin- verbunden ist. Während des Aufladevorgangs dient dung handelt. Diese Ladevorrichtung weist als Draht- die Leiterschleife 30 dazu, um die Gleichförmigkeit elektrode einen flexiblen Draht 10 (z. B. einen Draht 30 der Ladung und den Ladungspegel zu regulieren,
von 0,38 mm Durchmesser aus nichtrostendem Stahl) Zur noch eingehenderen Erläuterung sind die fol-

auf, der oberhalb der Oberfläche 5 senkrecht aufgehängt ist. Der Draht 10 ist frei hängend angebracht,
wobei sein oberes Ende 11 starr mit einer dielektrischen Halterung 12 verbunden ist und sein freies 35 Ein 3,2 mm Sieb oder Gitter aus rostfreiem Stahl Ende 13 ohne Behinderung - soweit dem nicht die ist 3,2 mm oberhalb einer photo!eitfähigen Schicht Eigcnfes^.gkeit des Drahtes selbst entgegensteht - in
jede beliebige Richtung bewegbar ist. Das obere
Ende 11 des Drahtes 10 ist im Betrieb über einen

genden Beispiele vorgesehen:
Beispiel

angeordnet, die eine gleichförmige Aufl-.dung erhalten soll. Das Gitter ist mit Erde über sechs 100-Volt-Zenerdioden verbunden, die in Reihe geschaltet

Schalter 16 mit einer Hochspannungsquelle 15, z.B. *o sind. Die Fläche, die aufgeladen wird, beträgt ungeeiner 10-kV-Spannungsquelle, verbindbar. Die Länge fähr 645 mm². Oberhalb des Gitters ist ein Draht aus des Drahtes 10 steht in direkter Beziehung zu der
Flächengröße der zu ladenden Oberfläche.

Zwischen dem freien Ende 13 des Drahtes 11) und

0,038 mm starkem rostfreiem Stahl senkrecht aufgehängt. Die Länge des Drahtes beträgt ungefähr 3,8 cm. Ein Ende des Drahtes ist starr mit einer Halteder Oberfläche 5 ist sine Korona-Steuerelektrode 17 45 rung aus Kunststoff verbunden und das andere, sich angeordnet, die bei dem bevorzugten Au3führungs- gegen das Gitter hin erstreckende Ende des Drahtes

kann sich in beliebiger Richtung frei bewegen. Der Abstand zwischen dem freien Ende des Drahtes und dem Gitter beträgt ungefähr 9,5 mm. Ein^ negative

beispiel, wie es F i g. 2 zeigt, in Form eines elektrisch leitenden Gitters 18 ausgebildet ist, das in Gitterlätigs- und Gitterquerrichtung etwa je drei bis vier

Ginerdrähtc pro Zentimeter aufweist. Die Steuer- 5° 10-Kilovolt-Spannungsquelle wird mit dem Draht

elektrode 17 ist entweder mittels einer äußeren, nicht zwei Sekunden lang verbunden. Während dieser Zeitdargestellten Spannungsquelle elektrisch in Höhe des dauer schwingt der Draht willkürlich unregelmäßig

gewünschten Potentialpegels der Ladung der Ober- hin und her, wobei eine Koronaentladung gegen die

fluche S vorgespannt oder, wie es hier gezeigt ist, photoleitfähige Oberfläche sprüht. Wegen der Zener-

übcr eine Zenerdiode 20 geerdet, deren Durch- 55 dioden lädt sich das Gitter schnell auf eine Spannung bnichsspannung etwa dem Pegel dieses Ladungspo- von -60C, V auf. Nach Abschalten der Spar.nungs-

tentials entspricht. Die Steuerelektrode 17 dient dazu, den Pegel und die Gleichförmigkeit der von der Oberfläche S empfangenen Ladung zu steuern.

Wenn keine Spannung an dem Draht 10 angelegt ist, 60 nimmt dieser die in den F i g. 1 und 2 mit ausgezoge-

C]UcIIe zeigt sich, daß die Ladung auf allen Teilen der photoleitfähigen Oberfläche innerhalb eines Toleranzbereiches von 5 °/o minus 600 Volt beträgt.

nen Linien eingezeichnete Ruhestellung ein. Nachdem jedoch durch Schließen des Schalters 16 der Draht 10 mit der Hochspannungsquelle 15 verbun-

B eispiel 2

Der gleiche Versuch, wie er bei Beispiel 1 beschrieben ist, wird wiederholt, mit der Ausnahme,

den ist, beginnt der Draht 10 auf unregelmäßige und 65 daß das Drahtgitter durch eine Leiterschleife aus willkürliche Art und Weise zu schwingen oder hin Kupferdraht ersetf.t wird, der um die zu ladende

Fläche herum verläuft und von der zu ladenden Oberfläche einen Abstand von ungefähr 3,2 mm auf-

und her zu peitschen, wobei er sich um die Halterung 12 in raschem Wechsel in die verschiedensten Stel-

eist. Der Durchmesser des Drahtes der Leiter- :hleife beträgt 1,86 mm. Die Leiterschleife ist über :chs 100-Volt Zenerdioden, die in Reihe geschaltet nd, mit Erde verbunden. Nach Anlegen der 10-Kidraht für die Dauer von ungefähr zwei Sekunden sind alle Bereiche der photoleitfähigen Oberfläche, die sich innerhalb des Bereiches der Leiterschleife befinden, auf eine Spannung von minus 600 Volt in-

volt-Spannungsquelle an den Korona Entladungs- 5 nerhalb eines Toleranzbereiches von 5 °/o aufgeladen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Koronaaufladevörrjbbtung mit einer Spitlenentladungselektrode aus einem senkrecht über der aufzuladenden Fläche stehenden, an seinem oberen Ende frei tragend aufgehängtenDrabt und einer zwischen dem freien Ende des Drahtes und der aufzuladenden Fläche angeordneten Steuerelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht ClO) eine sp starke Flexibilität aufweist, daß er.beiangejegfiim Entladungäpptenp^ unter dem Einfluß des von ihm ausgehenden elektrischen Feldes so weit auslenkbar isti daß et mit seiner Entladungswolke die aufzuladende Fläche überstreichen kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch l_s gekennzeich net durch eine in Form einer geschlossenen Leiterschleife '3O), die die aufzuladende Fläche (S) umgibt, ausgebildete Steuerelektrode.