DE1956312A1

DE1956312A1 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Aufladen von Flaechen

Info

Publication number: DE1956312A1
Application number: DE19691956312
Authority: DE
Inventors: Metcalfe Kenneth Archibald; Smith Ian Edward
Original assignee: Commonwealth of Australia
Current assignee: Commonwealth of Australia
Priority date: 1968-11-11
Filing date: 1969-11-08
Publication date: 1970-05-27
Also published as: DE1956312B2; GB1291464A; NL6916640A; DE1956312C3; AU421643B2; US3603851A; AU4607668A; FR2023005A1; SE351735B; BE741455A

Description

"Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Aufladen von Flächen." __

Die Erfindung betrifft Verbesserungen auf dem Gebiete des Aufladens von Oberflächen, beispielsweise zur Erzeugung eines latenten elektrostatischen Bildes in der Xerografie, wo eine fotoleitfähige Oberfläche zuerst aufgeladen und dann durch Licht oder Böntgenstrahlen bildgemäß belichtet wird oder eine gleichmäBige Ladung verlangt wird, nachdem sie (die Oberfläche) durch die bildgebende Vorlage mit Licht modifiziert worden ist.

Das Erzeugen eines gleichmäßigen Ladungsmustera von einer Koronaentladungsspitze oder einem Koronaentladungsdraht war stets bestimmten Schwierigkeiten unterworfen) in diesem Zu-

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asammenhang sind beachtliche Forschungen und Untersuchungen angestellt worden, wofür zwei ältere australische Patentanmeldungen (Nr. 63 375 vom 30.Aug. 1965 und Ur. 21 718 vom 15-Mai 1967) als Beispiel angeführt werden können.

So wurde beispielsweise in der australischen Patentanmeldung Hr. 63 375/65 ein Verfahren angeregt, in welchem nur ein Teil der !Flächen der Koronaentladung benutzt wurde, weil zu jener Zeit herausgefunden worden war, daß die Koronaentladung Bänder unterschiedlicher Wirkung für verschiedene Abstände von demjenigen zentralen Punkt ergab, auf den die Korona gerichtet war.

In jener Beschreibung war die Aufladeelektrode so mit Abstand gegenüber einer Basiselektrode angeordnet, daß eine Reihe auswärts definierbarer Bänder um einen Kern herum erzeugt wurde, der in Bezug auf die Richtung der Entladung aus der Elektrode im wesentlichen die Mitte bildete, jedoch wurde oder war das Werkstück, auf das die Ladung aufgebracht werden sollte, in ein äußeres Band der Koronaverteilung gesetzt, so daß das Werkstück nur durch dieses Band des Koronamusters aufgeladen wurde.

Dies führte zu einer viel besseren Form der Steuerung der Ladung auf der Oberfläche und bot einen beachtlichen !Fortschritt im Verstehen der Wirkung, die beim Aufladen fotoleitfähiger Oberflächen erforderlich ist.

In der australischen Patentanmeldung 21 718/67 wurde das allgemeine, in der früheren Beschreibung gelehrte Prinzip weiterverfolgt, doch wurde nun die relative Drehung zwischen der Entladungsspitze und der sich aufladenden Oberfläche benutzt, um einen größeren Flächenbereich von einer vorgegebenen Korona her aufladen zu können; dies stellte einen weiteren technischen Fortschritt insofern dar, als während des

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Drehens die.Relativdrehbewegung zwischen der Spitze und der Oberfläche um eine zur Oberfläche rechtwinklige Achse bewirkte, daß die Korona über die Oberfläche in all-»gemein radialer Sichtung strich; dies machte eine verhältnismäßige Ladungsaufnahme auf Jeder infolge dieser Relativbewegung hinzukommenden oder hinzuwachsenden Fläche möglich.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem weiteren Vorwärtsschritt in dieser Technik; sie besteht in der Verwendung von Mitteln zur Maskierung, Abdeckung oder Abschirmung gegen die Korona, wobei diese Maskierungs-, Abdecke oder Abschirmmittel so angeordnet sind, daß die Wirkung der Korona über einen wesentlichen Flächenbereich gleichmäßig gemacht werden kann; zu diesem Zweck besteht die Erfindung aus einem Verfahren zum Aufladen eines elektrofotografischen Überzugs, worin sich der Oberzug im Verhältnis zu der Entladungsvorrichtung bewegt; eine Ladungsgleichmäßigkeit wird durch die Kombination der Bewegung und der Maskierungsmittel, die zwischen dem Überzug und der Entladungsvorrichtung angeordnet sind, erreicht.

Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß durch eine angepaßte Formgebung der Maskierungsmittel das Aufladen für jeden hinzuwachsenden Flächenteil gesteuert werden kann, um zu gewährleisten» daß die Gleichmäßigkeit der Ladung unabhängig vom Abstand des Flächenteiles von der Aufladevorrichtung ist; älgemein kann durch einen verhältnismäßig schmalen, freiliegenden Schlitz in dem intensiveren Aufladungsbereich und durch Verbreitern des Schlitzes nach außen von dem intensiveren Bereich aus nach weichen Bereichen hin entsprechend dem Abfall der Ladungsintensität ein verhältnismäßig breites Band vollständig gleichförmig aufgeladen werden,wenn eine Relativbewegung zwischen den Auflademitteln und der Oberfläche vorhanden ist· .

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Die Erfindung erlaubt auch die Vorteile der als erste genannten Beschreibungen dadurch zu erreichen, daß sie das Maskieren oder Abdecken solcher Bereiche der Ladung erlaubt, in denen unerwünschte Wirkungen auftreten können, beispielsweise unmittelbar unterhalb der Aufladeelektrode. Demnach ist durch richtige Maskierung ein sehr verbesserter Effekt möglich, in dem nicht nur die Dichte der Ladung pro Flächeneinheit in Verschiedenen Abständen von der die Korona erzeugenden Vorrichtung steuerbar wird, sondern es können auch die besonderen Bänder der Korona ausgewählt werden, die die wirksamste Aufladung ergeben.

Das Verfahren zur Erzeugung der Korona kann natürlich in weiten Grenzen im Bereich der vorliegenden Erfindung abgewandelt werden; die Korona kann beispielsweise von einer Spitze oder von Spitzen oder von einem Draht oder von Drähten aus erzeugt werden. Damit die allgemeinen Grundsätze und Prinzipien der Erfindung voll gewürdigt werden können, wird nachstehend eine Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gegeben, die allerdings nur als Beispiel und nicht etwa als die Erfindung einschränkend zu betrachten sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Auflademaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung und in Draufsicht die Art und Weise, wie zwei Maskierungselemente einer versetzten Koronaentladungsspitze zugeordnet werden können, um eine gleichmäßige Ladung geforderter Charakteristik durch einen Schlitz unterschiedlicher Abmessungen zwecks Aufladung einer sich relativ zum

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Schlitz bewegenden Oberfläche zu erzeugen,

Fig. 3 einen Querschnitt durch diese Anordnung längs einer Ebene 3-3 der Fig. 2 und

Fif. 4- eine ähnliche Anordnung wie die gemäß Fig. 2, in der jedoch anstelle einer Spitze als Aufladeglied ein Draht benutzt wird.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 3 ersichtlich, sind zwei Maskierungselemente Λ und 2 als Paar vorgesehen und bilden zwischen sich einen Schlitz 3» der so geformt ist, daß er in der Nähe der Koronaentladungsspitze der Elektrode 4-am schmälsten oder engsten ist und sich nach außen in Richtung auf die Außenkanten 5 hin verbreitert, 'so daß sich ein Blatt 6 aus fotoleitfähigem Werkstoff, während es elektrostatisch aufgeladen wird, unter dem Schlitz 3 bewegt. Die Aufladung erfolgt gleichmäßig, daß die größere Ladungsintensität nahe der Elektrode 4 nur eine kurze Aufladungszeit lang einwirken kann, nämlich kurz in Bezug auf die Aufladezeit an den Außenkanten 7 des Blattes 6, und zwar für eine gegebene Bewegungsgeschwindigkeit des Blattes. Wenn die Krümmung der Händer des Schlitzes, also die Krümmung der Außenränder der Maskierungsvorrichtung richtig entworfen ist, kann über die gesamte Breite des Blattes eine genau gleiche Lichtmenge oder Belichtungsmenge pro Flächeneinheit erzielt werden.

Da die Aufladeelektrode 4- nach einer Seite des Schlitzes zu angeordnet ist, ist der kritische Bereich der Koronaaufladevorrichtung, der sich unmittelbar unter der Spitze befindet, gegen das Blatt 6 abgeschirmt, da dieses durch die Maskierungsvorrichtung oder das Maskierungsmittel 1 maskiert ist,und deshalb wird die Unvollkommenheit vermieden,die sich ergäbe,wenn die Spitze sich innerhalb des Bereiches der

Fotoleitober-

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fläche hefände.

Die Art der Spannungszufuhr zu der Aufladespitze kann natürlich verschieden ausgeführt werden, aber die Auflademittel/y, 8 werden vorzugsweise zwischen die Elektrode 4- und eine Basiselektrode 9 geschaltet· Blatt 6 kann durch den Aufladebereich mittels eines Förderbandes oder-riemens 10 bewegt werden, der um Walzen 11 und 12 läuft,die in Lagern auf einem Hahmen 15 gehalten sind. Der Rahmen trägt einen Motor 14, ein Getriebe 15 und der Antrieb vom Getriebekasten 15 wird durch einen Riemen 16 über Riemenscheiben 17 und 18 auf die Walze 11 und somit auf das Förderband 10 übertragen.

Die Maskierungselemente oder -glieder 1 und 2 werden vom'Rahmen 13 durch Stützen 19 getragen, während die Aufladeelektrode 4 von einem Arm 20 gehalten wird, der von einem Isolator 21 auf dem Rahmen 13 ausgeht.

Die AufladeSpannung wird zwischen die Aufladeelektrode 4- und die Basiselektrode 9 gelegt und von einer Hochspannungsvorrichtung geliefert. Der Schleifer eines Potentiometers 19 ist an die Maskierglieder 1 und 2 angelegt und erlaubt die Steuerung der angelegten Spannung.

Die Maskierglieder können Erdpotential haben oder aber ein solches Potential, das zwischen den Potentialen der Aufladeelektrode und der Basiselektrode liegt. Zu diesem Zweck können die Stützen 19 von Isolatoren 22 getragen sein.

In der in Fig. 4- gezeigten Ausführungsform ist die Spitze durch einen Draht 25 ersetzt, während wiederum Maskierglieder oder -mittel 26 und 27 benutzt werden, die zwischen sich einen Schlitz 28 bilden, der wiederum so angeordnet und ausgebildet ist, daß er die gleiche Aufladeintensität oder -stärke über die gesamte Fläche des Blattes 29 gewährleistet,das sich während des Aufladens unter dem Schlitz 28 bewegt· Das,

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Förderband ist mit 30 bezeichnet.

Es ist interessant festzuhalten, daß mit einem quer über zwei leitfähigen Maskierungsglieder 26 und 27 angeordneten Draht ein verhältnismäßig gleichmäßiger Fluß oder Strom vom Draht nach unten auf die Maskierglieder erscheint, doch erstreckt sich dieses Feld ebenfalls nach außen und hat eine ausreichende Stärke oder Intensität in den entfernteren Bereichen, wie sie ax. ^ton 32 de« Blattes 29 vorhanden sind, so daß noch eine anguine-*-. ""■-*»*----ier zufolge" der größeren Belichtungslänge oder -strecke in diesem Bereich zustande kommt. Die Drahtelektrode 25 ist natürlich gegen die Maskierglieder isoliert und bildet die Aufladeelektrode; Es wird wiederum wie in der Anordnung nach Fig. 2 eine Basiselektrode oder Gegenelektrode unter dem Förderband benutzt. Die Maskierglieder 27 und 28 können geerdet sein oder auf einem Potential gehalten sein, das zwischen den Potentialen der Aufladeelektrode und der Basiselektrode liegt.

Obgleich hier bestimmte Ausführungsformen dargestellt sind, sind sie lediglich dazu da, die allgemeinen Prinzipien der Erfindung zu zeigen; es ist klar, daß die Zahl der Abwandlungsformen, die innerhalb des Erfindungsgedankens ausgeführt werden können, sehr zahlreich sind. Ebenso ist klar, daß anstelle der hier gezeigten Benutzung zweier M askierglieder zur Bildung eines zwischen ihnen liegenden Schlitzes ein einzelnes, geformtes einer Spitze oder Spitzen zugeordnetes Maskierglied, wie etwa das Glied 1 verwendet wer den kann, womit noch die Vorteile des Abschirmens der aufzuladenden Oberfläche gegen einen Teil der weniger erwünschten Bereiche der Koronaentladung erlangt werden können, und die Krümmung eines einzelnen Maskiergliedes könnte in diesem Falle vielleicht der

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Krümmung eines bestimmten Abschnittes des Koronaentladungsmusters oder der Koronaentladungsverteilung folgen, um noch eine gleichmäßige Aufladung zu erreichen.

Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß mit dieser Erfindung eine einfache und wirksame Methode und einfache und wirksame Mittel für die Steuerung der Ladungsintensität auf einem Blatt aus fotoledtfähigem oder ähnlichem Stoff möglich geworden sind, wobeiiediglich ein Teil oder Ausschnitt der Koronaentladung benutzt wird, und zwar derjenige Teil, der die besten Ergebnisse liefert; durch eine Abwandlung oder Veränderung der Maskiermittel oder der Abmessungen des zwischen den Maskiermitteln oder -gliedern geformten Schlitzes ist eine sehr genaue Steuerung der Aufladung oder der Ladungsabgabe über die ganze Breite möglich.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche:

Verfahren zum Aufladen eines elektrofotografischen Überzuges, worin aufeinanderfolgende Flächenbereiche des Überzuges nacheinander einer Aufladeelektrode dargeboten werden, dadurch gekennzeichnet, daß Maskiermittel zwischen die Aufladeelektrode und die aufzuladende Oberfläche gesetzt werden, die sich allgemein quer zur Richtung der Relativbewegung erstrecken und die allgemein in Bezug auf die Aufladeelektrode festgelegt sind, und zwar derart, daß die Aufladedauer verschiedener Teile der aufzuladenden Fläche im Verhältnis zur Aufladeintensität in diesem Flächenbereich variiert oder abgewandelt wird·

2)Verfahren zum Aufladen gemäß Anspruch 1, d a d u rch ge kennzeichnet , äaß ^ie Auf ladeelektrode eine Spitze ist, die Maskiermitt-eln zugeordnet ist, die ihrerseits einen allgemein quer zur Richtung der Relativbewegung zwischen aufzuladender Fläche und Elek trode angeordneten Schlitz bilden, dessen Breite mit zunehmender Entfernung von der Spitze zunimmt, wodurch die von der Spitze entferntesten Flächenbereiche in gleicher Art wachsende Ladungswerte wie die näher gelegenen Flächenbereiche empfangen.

■z ^Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gek ennzeichnet, daß die Aufladeelektrode eine Spitze ist, die über einem Maskierglied angeordnet ist, das sich zwischen der Spitze und der aufzuladenden Fläche befindet, und dadurch, daß das Maskierglied sich allgemein quer zur Bewegungsrichtung erstreckt und so geformt ist, und in Bezug auf die Spitze angeordnet ist, daß sich gleiche Zuwachsladungswerte über der sich gerade aufladenden Fläche dadurch ergeben, daß eine

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längere Aufladezeit in Flächenbereichen geringerer Ladungsintensität entsteht.

4-) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladeelektrode sich allgemein in der Richtung der Relativbewegung zwischen der Aufladeelektrode und der sich gerade aufladenden bzw. aufzuladenden Oberfläche, erstreckt und daß die Maskiermittel einen allgemein quer zur Bewegungsrichtung gelegenen Schlitz bilden, dessen Breite mit dem Abstand von der Elektrode zunimmt, wodurch die von der Aufladeelektrode entfernter gelegenen Flächenbereiche einen gleichen Wert der Ladungszunahme empfangen wie die näher gelegenen Flächenbereiche.

5) Vorrichtung zum Auf]aden eines elektrofotografischen Überzuges, gekennzeichnet durch eine Basiselektrode, eine von der Basiselektrode entfernt gelegene Aufladeelektrode, die beide zwischen sich eine Aufladezone bilden, durch Mittel zum Anlegen einer Auf lade spannung zwischen den vorgenannten Elektroden, durch Mittel zum Hindurchführen des Überzuges durch die Aufladezone und durch Maskiermittel zwischen der Aufladeelektrode und der Ebene der Bewegung Äes Überzuges, wobei diese Mittel allgemein quer zur Richtung der Bewegung des Überzuges angeordnet und so geformt sind, daß die Aufladedauer ~isi- »«#■ von der Aufladeelektrode aus nach außen während des Durchlaufes zunimmt, und zwar im Verhältnis zur Abnahme der Intensität der Ladung mit dem Abstand von der Aufladeelektrode·

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6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufladeelektrode eine Spitze ist und daß die Maskiermittel einen Schlitz bilden, der nach außen und allgemein quer zur Bewegungsrichtung breiter wird.

7) Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Aufladeelektrode eine Spitze ist und daß die Maskiermittel zwischen der Aufladeelektrode und dem Überzug angeordnet, jedoch so in Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Überzuges geformt sind, daß die Aufladedauer von der Aufladeelektrode aus nach außen hin zunimmt, wodurch auf dem Überzug ein gleichmäßiger Ladungszuwachs zustande kommt.

8) Vorrichtung nach Anspruch 5 ,dadurch gekenn ζ ec h η e t , daß' die Aufladeelektrode sich allgemein in Richtung der Bewegung der Oberfläche erstreckt und daß die Maskiermittel einen Schlitz mit nach außen zunehmender Breite und in allgemein quer zur Bewegungsrichtung liegender Richtung bilden.

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