DE2153288B2 - Korona-Entladungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Koronaentladungsvorrichtung zum Aufladen einer während der Aufladung in Bezug auf die Koronaentladungsvorrichtung feststehende Fläche, mit wenigstens einem, von einer Abschirmung umgebenen Koronaentladungsdraht an den eine Entladungsspannung anlegbar ist und mit einem zwischen den Koronaentladungsdrähten und der aufzuladenden Fläche angeordneten Steuergitter, an das eine die Aufladungshöhe der feststehenden Fläche begrenzende, vorbestimmte Steuerspannung anlegbar ist

Das grundlegende elektrografische Verfahren ist durch die US-Patentschrift 22 97 691 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine elektrografische Platte mit einer auf leitfähiger Unterlage angeordneten fotoleitfähigen Schicht auf ihrer Oberfläche gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen und dann mit einem zu reproduzierenden Bild bestrahlt, wozu eines der üblichen Projektionsverfahren angewendet wird Durch diese Bestrahlung wird die Platte in den bestrahlten Bereichen entsprechend der jeweiligen Strahlungsintensität entladen, wodurch ein elektrostatisches latentes Bild auf oder in der Schicht auf der Platte entsteht, welches dann mit einem elektroskopischen Material entwickelt werden kann, das elektrostatisch in einer dem latenten elektrostatischen Bild entsprechenden Verteilung an der Platttnoberfläche anhaftet Das entwickelte Bild kann danach auf einen anderen Bildträger übertragen werden, auf dem es in geeigneter Weise fixiert wird.

Die Aufladung der elektrografischen Platte vor der Bestrahlung kann mittels einer Korona-Entladungsvorrichtung erfolgen, die eine elektrostatische Ladung auf die Plattenoberfläche aufbringt und deren Potential auf einen Wert von ca. 500 bis 600 Volt bringt Eine Art einer Korona-Entladungsvorrichtung für diese Zwecke ist durch die US-Patentschrift 27 77 957 bekannt sie enthält mehrere parallel zueinander angeordnete Drähte, die mit einer Hochspannungsquelle verbunden und innerhalb einer elektrisch leitenden Abschirmung angeordnet sind, wobei sie in geringem Abstand zu der zu ladenden Fläche liegen. Wenn die Drähte mit Hochspannung gespeist werden, wird eine Korona-Entladung an den Drahtoberflächen erzeugt und es werden Ionen auf der benachbarten fotoleitfähigen Schicht oberfläche abgelagert Normalerweise wird zwischen der zu ladenden Fläche und der Korona-Entladungsvorrichtung eine Relativbewegung erzeugt Eine zwischen den Korona-Entladungsdrähten und der elektrografischen Platte angeordnete an einer Vorspannung liegende Drahtabschirmung ermöglicht eine Speisung der Korona-Entladungsdrähte auf ein Potential über dem für die KoronaerscLeinung erforderlichen Schwellwert ohne eine Beschädigung der elektrografischen Platte befürchten zu müssen, da der über den zur richtigen Aufladung der Platte hinausgehende Strom durch die Abschirmung abgeleitet wird.

Bekanntlich sind das Korona-Schwellwertpotential und der Koronastrom eines mit Hochspannung gespeisten Drahtes Funktionen des Drahtdurchmessers,

d. h. der Potentialschwellwert steigt und der Koronastrom sinkt für jedes vorgegebene Potential, wenn der Drahtdurchmesser erhöht wird. Änderungen des an einem Koronadraht vorgegebenen Durchmessers angeschalteten Potentials verursachen relativ große Ände- rangen des Koronastromes mit entsprechenden Änderungen der Ladegeschwindigkeit. Ferner werden das Schwellwertpotential und der Koronastrom auch direkt durch Ablagerangen von Staub beeinträchtigt, die auf dem Draht auftreten können. Gleiche Einwirkungen zeigen die Bewegung und die Ionisierungsbedingungen der Luft die den Draht umgibt. Beim Betrieb mit dem Schwellwertpotential können bei winzigen Änderungen des Drahtdurchmessers, leichten Staubansammlungen auf dem Draht oder Änderungen der Luftströmung oder des Luftdruckes drastische Beeinträchtigungen des Koronapotentials am Entladungsdraht auftreten, die eine ungleichmäßige Ladungsablagerung auf dem elektrografischen Aufzeichnungsträger zur Folge haben.

Man hat bisher angenommen, daß Reproduktionen mit beständig guter Bildqualität am besten dann erzeugt werden können, wenn ein gleichmäßiges Potential an die elektrografische Platte bei deren Vorbereitung für die Bestrahlung angelegt wird. Wird die Platte nicht auf ein ausreichendes Potential aufgeladen, so ist das elektrostatische latente Bild nach der Bestrahlung relativ flau, und die bei der Entwicklung erreichte Ablagerung des elektroskopischen Entwicklermaterials ist entsprechend gering. Ist die elektrografische Platte jedoch überladen, so tritt das gegenteilige Ergebnis ein.

Dies kann dazu führen, daß die fotoleitfähige Schicht

und damit der gesamte Aufzeichnungsträger dauerhaft beschädigt werden.

Da der Kontrastwert, der mit demjenigen der

bo üblichen Halogensilberpapiere vergleichen werden kann, bei einem elektrostatischen latenten Bild direkt von den; Ladepotential des Aufzeichnungsträgers vor der Bestrahlung abhängt, ist zu erkennen, daß bei ungleichmäßiger Aufladung der Plattenoberfläche in

f>^r> unterschiedlichen Bereichen des Bildes unterschiedliche Kontrastwerte auftreten und ein fleckiges Aussehen des entwickelten Bildes erzeugt wird. Eine verbesserte Koronaentladungsvorrichtung, mit

der eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf einen elektrografischen Aufzeichnungsträger aufgebracht werden kann, ist durch die US-Patentschrift 30 62 956 bekannt Diese Vorrichtung besteht aus ehier Schirmplatte, Koronaentladungs-Elektrodendrähten und Gitterdrähten. Die Entladungselektroden bewirken infolge der Koronaentladung eine Aufladung der fotoleitfähigen Schicht eines elektrografischen Aufzeichnungsträgers. Das dabei auf seiner Oberfläche erzeugte Potential kann durch Änderung des Gilterpotentials geändert werden. Um einen konstanten Ladestrom während des Betriebs einer solchen Vorrichtung für einen vorgegebenen Kontrastwert zu erreichen, enthält die Steuerschaltung für diese Vorrichtung einen Stromstabilisator und eine regelbare Gleichstromquelle. Der Stromstabilisator ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Ladestromes und bewirkt eine automatische Einstellung des Gitterpotentials, wenn eine Stromänderung auftritt

Beim Betrieb der Entladungsvorrichtung e. zeugt jede Änderung des Ladestromes zwischen den EntJadungselektroden und dem Aufzeichnungsträger eine Änderung der Gitterspannung einer Steuerröhre, beispielsweise einer Leistungspentode, deren Ausgangsleistung den Gitterdrähten der Koronaentladungsvorrichtung zugeführt wird. Auf diese Weise erzeugt jede Änderung des Ladestroms, der von den Entladungselektroden ausgeht, eine Änderung des Innenwiderstandes dieser Steuerröhre, wodurch wiederum eine Änderung des Potentials an den Gitterdrähten erzeugt wird. Mit einer solchen Steuerschaltung kann der Innenwiderstand der Steuerröhre bei Abfall des Ladestroms erhöht werden, wodurch die Spannung an den Gitterdrähten der Koronaentladungsvorrichtung erhöht wird und einen Anstieg des Ladestroms auf seinen gewünschten Wert erzeugt. Die gegenteilige Wirkung tritt auf, wenn der Ladestrom über einen vorgegebenen Wert ansteigt. Auf diese Weise kann der Ladestrom auf einem konstanten Wert gehalten werden, so daß er durch jede der üblichen variablen Größen, beispielsweise die Geometrie der Koronaentladungsvorrichtung, Spannungsänderungen, Verschmutzungen, atmosphärische Änderungen usw. nicht beeinflußt wird, die normalerweise seinen Wert beeinträchtigen könnten.

Obwohl eine Koronaentladungsvorrichtung dieser Art die Herstellung von Reproduktionen hoher Qualität mit vorgegebenem Kontrastwert in kontinuierlichem und automatischem Betrieb ermöglicht, ist es durch die laufenden Verbesserungen der elektrografischen Verfahren und Maschinen erforderlich geworden, im Hinblick auf die dabei erzielten hohen Reproduktionsgeschwindigkeiten eine schnelles Laden der Aufzeichnungsträger zu verwirklichen. Die bei den üblichen Koronaentladungsvorrichtungen sowie anderer Ladevorrichtungen erforderlichen Ladezeiten stellen einen einschränkenden Faktor für die weitläufige Anwendung schnell arbeitender Reproduktionsmaschinen dar.

Aus der US-Patentschrift 27 78 946 war bereits eine Koronaentladungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art bekannt, bei der die Steuerdrähte auf einer vorbestimmten festliegenden Steuerspannung gehalten werden. Da diese Steuerspannung die Höhe des Potentials bestimmt, auf das der Aufzeichnungsträger aufgeladen werden soll, ist bei dieser bekannten Koronaentladungsvorrichtung gleichzeitig mit der Bestimmung der Höhe, auf die die aufzuladende Fläche aufgeladen werden soll, auch die Zeit festgelegt, die für diese Aufladung benötigt wird Diese Zeit ist jedoch verhältnismäßig lang.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Koronaentladungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der eine gleichmäßige elektrostatische Aufladung einer Fläche in möglichst kurzer Zeit erreicht werden kann. Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Koronaentladungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß sie eine Einrichtung zum Anlegen einer zwischen der Entladungsspannung und der vorbestimmten Steuerspannung liegenden und während der Aufladung auf die vorbestimmte Steuerspannung erniedrigbaren Spannung an das Steuergitter aufweist

Die erfindungsgemäße Koronaentladungsvorrichtung ermöglicht eine wesentlich verringerte Aufladungszeit ohne daß dabei die Gleichmäßigkeit der Aufladung verlorengeht

Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform wird die Koronaentladungsvorrichtung derart ausgebildet, daß die Einrichtung aus einem Kondensator besteht, der an einer Ladespannungsquelle mit einer über der vorbestimmten Steuerspannung liegenden Ladespan nung liegt und mittels eines Schalters zu oder nach Beginn der Aufladung von dieser trennbar und parallel zu einer die vorbestimmte Steuerspannung an das Steuergitter legenden Einrichtung schaltbar ist

Im folgenden soll die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten einzigen Figur erläutert werden, in der eine schematische Darstellung einer Steuerschaltung für eine Koronaentladungsvorrichtung gezeigt ist, in der ein mit der Zeit sich ändernder Spannungsgradient erzeugt wird.

Die in der Zeichnung gezeigte Schaltung kann für Korona-Entladungsvorrichtungen verwendet werden, wie sie in der Elektrografie angewendet werden, auch wenn keine Relativbewegung zwischen der zu ladenden Fläche und der Entladungsvorrichtung während des Ladevorganges erzeugt wird. Bei der in der Zeichnung gezeigten Schaltungsanordnung ist die Primärwicklung 10 eines Hochspannungstransformators 12 mit einer Wechselspannungsquelle verbunden, beispielsweise mit dem normalen Lichtnetz. Das eine Ende der Hochspannungssekundärwicklung 14 ist mit der Anode einer Hochspannungsgleichrichterröhre 18 verbunden. Das andere Ende der Sekundärwicklung ist an einen Spannungsteilerwiderstand oder ein Potentiometer 20 angeschaltet und bildet mit der Gleichrichterröhre 18 einen Gleichrichterkreis, in dem ein pulsierender Gleichstrom durch den Widerstand 20 fließt. Ein Glättungskondensator 22 ist dem Widerstand 20 parallel geschaltet und bewirkt eine Glättung des pulsierenden Gleichstromes, so daß dieser einen gleichbleibenden Wert erhält. Das Hochspannungsende des Spannungsteilers 20, d. h. das mit der Kathode 24 der Gleichrichterröhre 18 verbundene Ende ist über eine Leitung 26 an den elektrischen Anschluß 28 der Korona-Entladungsdrähte 30 angeschaltet. Das Niederspannungsende des Spannungsteilers ist vorzugsweise in dargestellter Art geerdet und ferner über eine Leitung 32 mit dem elektrischen Anschluß 33 der zu ladenden Fläche 34 verbunden.

Eine weitere Sekundärwicklung 36 des Trasformators 12 lieiert den Heizstrom für die Kathode 24, hierzu kann jedoch auch eine andere Energiequelle vorgesehen sein.

Der Anschluß 38 des Steuergitters 40 ist über eine Leitung 42 mit einer Anzapfung 44 des Spannungsteilers 20 verbunden, so daß das Steuergitter 40 ein Potential vorbestimmter Höhe erhält das unter dem Potential-

wert der Koronadrähte 30 liegt. Es kann auch eine andere Spannungsquelle, beispielsweise eine Batterie, vorgesehen sein, um die an das Steuergitter anzulegende Steuerspannung zu erzeugen. Ein Anschluß 46 dient zur Verbindung der Schirmfläche 48 mit Erde oder mit einem niedrigen Potential.

Eine Spannung von mindestens ca. 4000 Volt zwischen den Koronadrähten und den diesen gegenüberliegenden Elektroden ist üblicherweise erforderlich, um eine nutzbare Koronaentladung zu erzeugen. Vorzugsweise liegt die Spannung unter 10 000 Volt, um eine Funkenbildung oder eine zu starke Raumladung innerhalb Anordnungen mit praktischen Dimensionen zu vermeiden. Es kann entweder eine positive oder eine negative Ladung auf der zu ladenden Fläche abgelagert werden, was von der Polarität der Speisespannungen abhängt. In der Zeichnung sind die für eine positive Aufladung geeigneten Polaritäten gezeigt. Die Gleichspannung kann entweder konstant oder pulsierend sein, wie sie beispielsweise durch einen Halbwellengleichrichter erzeugt wird. Eine Wechselspannung kann auch angewendet werden, da Ionen beider Polaritäten dann in abwechselnden Zyklen der Wechselspannung zur Verfügung stehen.

Die an das Steuergitter und an die zu ladende Fläche 34 angeschaltete Spannung ist eine konstante Gleichspannung oder eine pulsierende Spannung, die mit einer pulsierenden Koronaspannung synchronisiert ist. Bei einer Gleichspannungs-Koronaentladung kann die Spannung des Steuergitters zwischen den Potentialwerten der Korona-Entladungselektroden und der leitenden Unterlage der zu ladenden Fläche liegen oder mit dem Potential dieser leitenden Unterlage übereinstimmen, !n jedem Falle wird die Spannung zwischen dem Steuergitter und der leitenden Unterlage der zu ladenden Fläche unter der Durchschlagsspannung der zu ladenden isolierenden Fläche gehalten. Bei elektrografischen Aufzeichnungsträgern liegt diese Spannung üblicherweise nicht über 1000 Volt. Bei einer Gleichspannungs-Koronaentladung ist die Polarität der auf die zu ladende Fläche aufgebrachten Ladung dieselbe wie diejenige der Korona-Entladungselekiroden, unabhängig von der Polarität des Steuergitters. Bei einer Wechselspannungs-Koronaentladung ist die Polarität der auf die isolierende aufzuladende Fläche aufgebrachten Ladung dieselbe wie diejenige des Steuergitters.

Es hat sich gezeigt, daß der auf die zu ladende Fläche übergehende Ladestrom von dem Potential des Steuergitters abhängt. Der Ladestrom kann als proportional der Differenz zwischen dem Potential des Steuergitters und dem Potential der Oberfläche der zu ladenden Fläche angesehen werden. Wenn ein über die Zeit sich ändernder Potentialgradient an die zu ladende Fläche angelegt und mittels des als Steuerelektrode wirkenden Steuergitters erzeugt wird, ist eine schnellere Aufladung eines elektrografischen Aufzeichnungsträgers möglich. Bei der in der Zeichnung gezeigten

ίο Ausführungsform erhält man das mit der Zeit sich ändernde Potential durch Verbindung eines geladener Kondensators 50 mit dem Steuergitter derart, daß ei sich über dieses entladen kann. Eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer sich ändernden Hochspan· nung enthält den Kondensator 50, einen Schalter 52 und eine HochspaririüngsQUcile, ucispiciswcise eine uattenc 54. Der Kondensator wird geladen, wenn der Schalter in der Stellung a liegt. In dieser Stellung arbeitet die Koronaentladungsvorrichtung in der bisher bekannter Weise. Ist jedoch eine besonders hohe Ladegeschwindigkeit erforderlich, kann der Schalter 52 in die Stellung b gebracht werden, wozu eine geeignete zeitliche Folge mit der Einschaltung der Speisespannung für das Steuergitter eingehalten wird. Auf diese Weise ist die Größe der erhöhten Steuergitterspannung durch das Potential der Batterie 54 bestimmt, während die Dauer dieses Potentials durch die Zeitkonstante des Entladungsstromweges bestimmt ist
Beim Betrieb der Anordnung ist es beispielsweise

JO erwünscht, einen Aufzeichnungsträger auf —300 Volt aufzuladen, wobei dann eine übliche Spannung an dem Steuergitter —300 Volt beträgt Gemäß der Erfindung kann jedoch eine vorübergehend sich ändernde Hochspannung von beispielsweise -800VoIt an das Steuergitter angeschaltet werden, indem der Kondensator 50 über diese Drähte entladen wird und daher eine sich ändernde Hochspannung für eine Zeit liefert, die abhängig von seiner Zeitkonstante ist Danach hat das Steuergitter wieder sein übliches Potential von —300 Volt. Auf diese Weise werden höhere Anfangsladeströme möglich, so daß sich eine zu ladende Fläche schneller auflädt

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurden die Stromquellen 54 als unabhängige Stromquellen dargestellt Das jeweils erforderliche Potential kann jedoch leicht auch durch geeignete Abgriffe an der Hauptstromquelle, beispielsweise durch Abgriffe am Spannungsteiler 20 verwirklicht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Koronaentladungsvorrichtung zum Aufladen einer während der Aufladung in Bezug auf die Koronaentladungsvorrichtung feststehende Fläche, mit wenigstens einem, von einer Abschirmung umgebenen Koronaentladungsdraht, an den eine Entladungsspannung anlegbar ist, und mit einem zwischen den Koronaentladungsdrähten und der aufzuladenden Flächen angeordneten Steuergitter, an das eine die Aufladungshöhe der feststehenden Fläche begrenzende, vorbestimmte Steuerspannung anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (50) zum Anlegen einer zwischen der Entladungsspannung und der vorbestimmten Steuerspannung liegenden und während der Aufladung auf die vorbestimmte Steue/spannucg emiedrigbaren Spannung an das Steuergitter (40) aufweist

2. Koronaentladungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem Kondensator (50) besteht, der an einer Ladespannungsquelle (54) mit einer über der vorbestimmten Steuerspannung liegenden Ladespannung liegt und mittels eines Schalters (52) zu oder nach Beginn der Aufladung von dieser trennbar und parallel zu einer die vorbestimmte Steuerspannung an das Steuergitter legenden Einrichtung (20) schaltbar ist