DE2103113A1

DE2103113A1 - Coronaentladung fur elektrostatische Aufladung

Info

Publication number: DE2103113A1
Application number: DE19712103113
Authority: DE
Inventors: Norbert Ernst Fritz 5101 Roetgen Wadow Dieter 5100 Aachen Hansen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-02-21
Filing date: 1971-01-23
Publication date: 1971-09-09
Also published as: JPS5335456B1; DE2103113B2; SE362153B; GB1330424A; DE2103113C3; NL7002477A; US3708661A; CA919246A; CH523524A; FR2078770A5

Description

Di;..'..-'. J. KUPFEIiSiANN

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Αη.....ϋ:,-: ^-^ r; -^- Cloeilampenfobrieken PHN.

Akte No. PHN- 4634

Anme/duna vom» 22. Jailo 1971 ' "JW.

Coronaentladung für elektrostatische Aufladung.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufladen einer isolierenden Schicht, insbesondere für Elektrophotographie, welche Vorrichtung eine Ionenquelle mit mindestens einer Hauptelektrode für Corcmaentladung und mindestens einer Gegenelektrode und ferner eine Saugelektrode auf der von der Ionenquelle abgewandten Seite der Schicht enthält. Es ist wichtig, dass die von einer solchen Vorrichtung auf die isolierende Schicht gedrückte Ladung gleichmässig über diese Schicht verteilt wird. Bei bekannten Vorrichtungen versucht man, dies dadurch zu erreichen, dass man die isolierende Schicht in bezug auf die Coronaelaktroden bewegt, z.B. indem die Schicht in Form eines über eine Rolle lauf'rmdnn Daiidoa ausgebildet wird (»jLoho die amerikanisch«

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PHN.

Patentschri ft 2.701.7(¹Ot oder indem die in Form einer Γ Ia-(■hen P I fit to au.HgobiJ.do to Saugelektrode, wo I chi* dio Schicht trägt, tiiiLci' don Elektroden hin— und herbewegt wird, wie in der britischen Patentschrift 696.515· In letzterer Patentschrift werden auch Massnahmen zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit des Aufladungsprozesses mittels eines Gitters zwischen den Elektroden und der isolierenden Schicht angegeben. Bei diesen Ausführungsformen kann die Schicht ziemlich gleichmässig bis zu einem verhältnismässig hohen Potential z.B. bis zu einigen Hundert Volt aufgeladen werden. Bei bestimmten Arten von Schichten werden jedoch bessere Resultate erzielt, wenn die Schicht nur bis zu einem Potential von einigen Zehn Volt aufgeladen wird. Bei den erwähnten Aufladevorrichtungen ist dies nur auf Kosten eines Verlustes an Gleichmässigkeit möglich. Ausserdem ist es manchmal nicht erwünscht, dass die Schicht während der Aufladung bewegt wird, •z.B. wenn gleichzeitig aufgeladen und belichtet werden soll.

Eine wichtige Ursache der ungleichmässigen Ladungsverteilung besteht darin, dass die Coronaentladung stark lokalisiert ist, so dass die gebildeten Ionen von einigen gesonderten Stellen in Richtung auf die Schicht wandern. Auf diese Weise bildet sich eine Anzahl von lonenkanälen zwischen der· Elektrode und der Schicht, die mit Raumladungen des gleichen Vorzeichens gefüllt sind, die sich somit voneinander abstossen, wodurch auf der Schicht gesonderte Ladungsjjebie te gebildet werden, Zweck der Erfindung ist, die Bildung dieser Kanäle zu vermelden, so dass auf einer stillstehenden Platte

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PItN.

«vino kontinuierliche Ladungsverteilung entsteht , die durch Zusaf zmassnahmen noch weiter geglättet werden kann. Nach der Erfindung wird dies dadurch erzielt, dass Mittel vorgesehen werden, durch die gleichzeitig positive und negative Ionen erzeugt werden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert , in der

Fig. 1 eine AusfUhrungsform einer Aufladevorrichtung nach der Erfindung im Schnitt,

Fig. 2 in einer vergrösserten Draufsicht die Ionenquelle nach Fig. 1 und

Fig. 3 die Verteilung des Ionenstroms über die isolierende Schicht zeigen.

Die Aufladevorrichtung nach Fig. 1 enthält eine

Ionenquelle 1, die aus nadel förmigeri Hauptelektroden 3 (siehe auch Fig. 2) , einer zyJinderförniigen Gegenelektrode 5 und einer nadelförmigen Hilfselektrode 7 in einem Isolierblock 9 besteht. In der dargestellten Ausführungsform sind, wie dies aus Fig. .'-' deutlich ersichtlich ist, die Hauptelektroden 3 gleichmässig über den Mantel eines zur Gegenelektrode 5 koaxialen Z\1 Inders verteilt, während die Hilfselektrode 7 sich mit der Achse beider Zylinder deckt. Aus Fig. 1 zeigt sich, dass die Abmessungen der Ionenquelle 1 vorzugsweise beträchtlich kleiner Find als der Abstand von der Saugelektrode 11, die auf ihrer der Quelle zugewandten Seite eine deutlichkeitshalber nicht dargestellte isolierende Schicht trägt. Auch infolge dieses grossen Abstandes wird die Wirkung der Ionen-

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quelle 1 durch das Potential der Saugelektrode 11 nicht beeinflusst. Die Elektroden werden durch übersichtlichkeitshalber nicht dargestellte Hochspannungsqup.1 len gespeist, die alle auf einer Seite an einen gemeinsamen Erdungspunkt 13 angeschlossen sind, mit dem auch die Gegenelektrode 5 verbunden ist. Die Hauptelektroden 3 erhalten vom Punkt 15 eine negative Spannung von z.B. 10 kV und die Hilfselektrode 7 erhält vom Punkt 17 eine positive Spannung von z.B. 8,5 kV. Die Grosse dieser Spannungen ist derart gewählt, dass an allen nadeiförmigen Elektroden eine Coronaentladung auftritt, wobei von den Hauptelektroden 3 negative Ionen und von der Hilfselektrode 7 positive Ionen abgehen. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich abstossende Raumladungskonzentrationen gleichartiger Ionen entstehen; es bildet sich eine homogene Ionenwolke mit sowohl positiven wie negativen Ionen. Da die Saugelektrode 11 vom Punkt 19 eine positive Spannung von z.B. 13 kV erhält, kann sie der Wolke negative Ionen entnehmen, so dass die isolierende Schicht negativ aufgeladen wird. Diese Ladung ist kontinuierlich über die Schicht verteilt und nicht, wie bei den erwähnten, bestehenden Vorrichtungen, in einer Anzahl gesonderter Ladungsgebiete konzentriert. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung mit einer einzigen Ionenquelle, die in bezug auf die Querabmessung der Saugelektrode klein ist, weist die Mitte der Schicht mehr Ladung auf als die Seitenkanten. Dies könnte dadurch verbessert werden, dass mehr Ionenquellen benutzt werden, aber eine einfachere und billigere Lösung besteht darin, dass eine An-

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_— K _

zahl ringförmiger Ablenkelektroden 21 angebracht werden, die vom Punkt 23 eine vorzugsweise regelbare, positive Spannung von z.B. K),5 kV erhallen, wodurch «ie das lonenbündel längs der· Streckt? von der Quölle» zu dor Schicht fächerartig ausbreiten. Es ist dadurch möglich, die bereits kontinuierliche Ladungsverteilung auf dem Isolator weiter zu einer gleichmassigeren Verteilung zu glätten. Gewünschtenfalls kann noch eine weitere Verbesserung dadurch erhalten werden, dass auf

der von der Ionenquelle abgewandten Seite der plattenförmigen Saugelektrode 11 noch eine Plattenelektrode 25 angebracht wird, die auch eine vorzugsweise regelbare positive Spannung von z.B. 11 kV vom Punkt 27 erhält.

Um diese Regelmöglichkeiten vollständig ausnutzen zu können, soll der Ionenstrom zu verschiedenen Teilen der Isolierschicht messbar sein. Zu diesem Zweck sind Sonden 29 angebracht, die durch Messinstrumente 31 für sehr niedrige Ströme z.B. Elektrometer mit dem Punkt 19 verbunden sind.

Fig. 3 zeigt eine mittels dieser Sonden 29 aufge- φ

nommene graphische Darstellung, in der der Sondestrom als Funktion des Abstandes von der Mitte einer kreisförmigen Saugelektrode mit einem Durchmesser von 3^,5 cm angegeben ist. Die Ionenquelle war in einem Abstand von 28 cm von der Saugelektrode und hatte einen Durchmesser von 12 cm. Es ist ersichtlich, dass über nahezu die ganze Schicht der Ionenstrom und somit die Ladung sich praktisch nicht ändern.

Durch Änderung der Aufladezeit ist es nunmehr möglich, die Schicht auf jedes erwünschte Potential von einigen Volt ab gleichmäsaig aufzuladen. ·

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Claims

PHN. - 6 PATENTANSPKUCHE .

( 1 .J Vorrichtung zum Aufladen einer isolierenden Schicht, insbesondere für ElektrophoLographie, welche Vorrichtung eine Ionenquelle (1) mit mindestens einer Hauptelektrode (Ί) für Coronaentladung und mindestens einer Gegenelektrode (5) und ferner eine Saugelektrode (11) auf der von der Ionenquelle abgewandten Seite der Schicht enthält, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, durch die gleichzeitig positive und negative Ionen erzeugt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenquelle (i) mit mindestens einer Hilfselektrode (7) für Coronaentladung versehen ist, wobei im Betrieb das Potential der Gegenelektrode (5) einen zwischen dem Potential der Hauptelektrode (3) und dem der Hilfselektrode (7) liegenden Wert aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb das Potential der Saugelektrode (ii) in bezug auf das Potential der Gegenelektrode positiv ist.

k. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptelektrode (3) und die Hilfselektrode (7) aus nadeiförmigen, parallelen Leitern bestehen und dass die Gegenelektrode (5) als ein diese Leiter umgebendes Rohr ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode (5) zylinderförmig ist und dass die Hilfselektrode (7) in der Achse dieses Zylinders verläuft

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und die Haupte lektrodeii ('3) regelmässig längs einer zur Gegenelektrode (5) koaxialen Zylinderfläche verteilt liegen. (>. Vorrichtung nach einem der Ansprüche .? bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Hauptelektrode (3) in der Mitte einer geraden Linie der Hilfselektrode (7) zur Gegenelektrode (5) liegt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ionenquelle (1) und der aufzuladenden, isolierenden Schicht und ausserhalb der Ionenbahnen von der Ionenquelle (1) zur isolierenden Schicht mindestens eine Ablenkelektrode (21) vorgesehen ist, um die Ladungsvertexluiig über die Schicht zu beeinflussen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkelektroden (2 1) parallel zueinander verlaufen und in verschiedenen Abständen von der Isolierschicht liegen, wobei der Abstand zwischen der Ablenkelektrode (21) und der Verbindungslinie zwischen der Ionenquelle (1) und der Isolierschicht umso grosser ist je weiter die Ablenkelektroden (21) von der Isolierschicht entfernt sind.

9· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche insbesondere mit einer Saugelektrode (11) in Form einer flachen Platte dadurch gekennzeichnet, dass auf der von der Ionenquelle (1) abgewandten Seite der Saugelektrode (11) eine zur Saugelektrode (11) parallele Plattenelektrode (25) vorgesehen ist, um die Ladungsverteilung über die Isolierschicht zu beeinflussen,
10· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche

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Insbesondere für eine Saugelektrode in Form einer flaclien Platte dadurch gekennzeichnet, das« die Saugelektrode ('M) an einigen Stellen mit Sonden (2⁽>) versehen ist, die mit Geräten (31) zum Messen sehr geringer Ströme verbunden sind,

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