DE2213425A1

DE2213425A1 - Coronaspruehelement

Info

Publication number: DE2213425A1
Application number: DE19722213425
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Leibrecht
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1972-03-20
Filing date: 1972-03-20
Publication date: 1973-10-04
Also published as: GB1388084A; AU5339173A; NL7303348A; DE2213425C3; DE2213425B2; FR2176914A1; JPS498241A

Description

K 2110/Gbm 560 PP-Dr.Gr.-is 17. März 1972

Beschreibung
zur Anmeldung von

KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrich

für ein Patent auf
Coronaspruhelement

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Coronaspruhelement, das mehrere elektrisch leitfähige, mit einer Hochspannungsquelle verbindbare Spitzen aufweist.

Bei der Erzeugung einer Sprühentladung, beispielsweise zur Ionisierung von Gasen und insbesondere zum Aufladen von Flächen, besteht allgemein das Problem, eine verhältnismäßig hohe Feldstärke an Metalloberflächen ohne das Erfordernis einer allzu hohen elektrischen Spannung zu erzeugen. Man bedient sich dazu des lange bekannten Effekts, daß die elektrische Feldstärke an einer leitfä-

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higen Oberfläche dadurch sehr stark erhöht werden kann, daß man dieser Oberfläche eine starke Krümmung verleiht.

Bei einem bekannten Coronasprühelement findet ein sehr dünner Draht aus außerordentlich reißfestem Material Anwendung. Der Draht hat meist einen Durchmesser in der Größenordnung von 50 ,u, so daß eine ausreichende Feldstärke an der Drahtoberfläche bei einer Spannung von einigen kV erreicht wird. Derartige Coronasprühdrähte sind verhältnismäßig schwierig zu verarbeiten und die Einstellung einer definierten Zugspannung bringt zusätzliche Probleme. Bei größeren Längen der Sprühdrähte kann auch die Neigung des Drahtes zu mechanischen Schwingungen selbst dann nicht mehr unterdrückt werden, wenn man den Draht einer Zugspannung nahe der Bruchspannung aussetzt.

Es wurde auch bereits ein Coronasprühelement vorgeschlagen, das die Konfiguration einer Schneide hat. Die Sprüheigenschaften derartiger Schneiden konnten jedoch nicht so weit verbessert werden, daß sie sich zu einem umfangreicheren Einsatz in Coronaentladungseinrichtungen eigneten.

Sehr gute Sprüheigenschaften besitzen natürlich nadeiförmige

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Entladungselemente. Derartige Coronen weisen mehrere Nadeln auf, die elektrisch leitend miteinander verbunden an Hochspannung gelegt werden. Allerdings besitzen derartige Nadelcoronen bei Spannungen um etwa 6 kV nur bei großem Nadelabstand gute Sprüheigenschaften. Dann treten jedoch bei Ausfall von nur einer einzigen Nadel bereits erhebliche Fehler 'in der Aufladung auf. Außerdem ist die Herstellung von Nadelcoronen verhältnismäßig aufwendig, da bei diesen die Nadeln einzeln in einem Führungselement befestigt werden müssen.

Es wurden auf dem Gebiete der Elektrofilter bereits mit halbkreisförmigen Profilen versehene Flachstahlelektroden vorgeschlagen. Solche Elektroden konnten indessen den hohen Anforderungen auf dem Gebiete der Elektrophotographie nicht genügen. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen _s daß die profilierten Flachstahlelektroden stets nur stumpfe Schneiden als die eigentlichen Entladungselemente aufwiesen_s deren Länge gleich der Stahlstärke war. Einer "Verringerung der Stahlstärke war wiederum durch die mechanischen Probleme

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(Reißfestigkeit, Schwingungen, Befestigung) eine Grenze gesetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Coronaspruhelement der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das die erwähnten Nachteile nicht mehr aufweist und insbesondere in der Herstellung einfach und preisgünstig ist. Das Entladungselement soll in Bezug auf die Zugfestigkeit völlig unkritisch sein und zugleich ausgezeichnete Sprüheigenschaften aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Coronaspruhelement der eingangs definierten Art gelöst, welches sich dadurch auszeichnet, daß die Entladungsspitzen einstückig mit einem Metallstreifen verbunden sind und daß das Coronaspruhelement eine sägeblattähnliche Gestalt aufweist.

Bevorzugt ist dabei ein solches Sprühelement, dessen Spitzen annähernd pyramidenartige Gestalt haben. Ein Coronaspruhelement dieser Art, bei dem die Spitzen abwechselnd links und rechts von einer in dem Streifen verlaufenden Ebene angeordnet sind, ist in der Herstellung besonders preisgünstig

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und weist zudem ausgezeichnete Sprüheigenschaften auf. Dies gilt ganz besonders dann, wenn die Spitzen voneinander einen annähernd konstanten Abstand haben.

Dieses erfindungsgemäß vorgesehene Coronasprühelement kombiniert die beiden Eigenschaften der hohen Zugfestigkeit, Geradheit und Unempfindlichkeit gegen Querschwingungen mit

hervorragenden Sprüheigenschaften dadurch, daß in einem einzigen Metallstück ein streifenförmiges Grundelement die Punktion der mechanischen Festigkeit übernimmt, während von diesem Streifen hervorragende, einstückig mit diesem verbundene Spitzen die Erzeugung der Entladung übernehmen. Während ein normales Sägeblatt eine ausreichende Entladung nicht liefert, wurde gefunden, daß es erfindungsgemäß möglich ist, ein Coronasprühelement der oben beschriebenen Art

dadurch auf einfachste und kostensparende Weise herzustellen, daß man ein solches normales handelsübliches Sägeblatt mit geschränkter Zähnung der gewünschten Länge verwendet und daß man bei diesem Sägeblatt die seitlich vorspringenden Teile der Zähne entfernt. Man entfernt dabei genau so viel Material

der Zähne, daß pyramidenförmige Spitzen ausgebildet werden. Dabei wird die mechanische Festigkeit des Coronaspruhelements

in keiner Weise verändert, da diese allein durch den Metall-

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streifen festgelegt ist. Durch das Abschleifen der seitlich vorspringenden Teile der Zähne ergibt sich jedoch ein hervorragendes Sprühvermögen dieses erfxndungsgemaßen Coronaspruhelements« Besonders einfach gestaltet sich die Herstellung, wenn Sägeblätter abgeschliffen werden, deren Schränkung gleich der Stärke ist, dann muß das Blatt nämlich nur plan geschliffen werden.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Coronaentladungseinrichtung, die sich durch die Kombination folgender Elemente auszeichnet:

a) einen Rahmen , in dem elektrisch gegeneinander isoliert die Elemente b, c und d angeordnet sind,

b) zumindest ein sägeblattartiges Sprühelement, das einen flachen Metallstreifen und einstückig mit diesem verbundene Entladungsspitzen aufweist, die zu der Ladung aufnehmenden Fläche hinweisen,

c) zu jeder Seite des Sprühelements eine parallel zu diesem angeordnete streifenförmige Hilfselektrode,

d) eine zwischen den Sprühelementen und Hilfselektroden einerseits und der Fläche andererseits angeordnete Gitterelektrode, und

e) elektrische Anschlußstellen für jedes der drei Elemente b, c und d.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 eine stark vergrößerte perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Coronasprühelements_s Fig. 2 eine Aufrißdarstellung zur Erläuterung der Herstellung eines erfindungsgemäßen Coronasprühelements,

Fig. 3 eine Darstellung einer Corona mit einer Schnittansicht, und

Fig. 4 eine graphische Darstellung des EntladungsVerhaltens verschiedener Entladungselemente.

In Fig. 1 ist ein Teil eines sägeblattartig ausgebildeten Coronasprühelements dargestellt. Das Coronasprühelement besteht einstückig aus einem elektrisch leitenden Metallstreifen 1, von dem die Entladungsspitzen 2 sägezahnartig abstehen.

Ein derartiges Coronasprühelement kann in. einfachster Weise dadurch hergestellt werden, daß beispielsweise ein gewöhnliches Holzsägeblatt aus Werkzeugstahl von 0,6 mm

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Dicke und einer Zahnteilung von 3 mm sowie einer Schränkung etwa von 0,6 mm nach beiden Seiten verwendet wird, welches unter Ausbildung der pyramidenartigen Spitzen 2 abgeschliffen wird. Die Schränkung und das Abschleifen ist in stark übertriebener Weise in Fig, I und 2 dargestellt. Vor dem Abschleifen bestehen die Spitzen des Sägeblatts aus seitlich weggebogenen etwa prismenförmigen Metallspitzen 5. Die seitlich abstehenden Bereiche, die durch Abschleifen weggenommen werden, sind in Pig. I und 2 gestrichelt dargestellt und mit der Ziffer 6 bezeichnet. Je nach der Dicke des Sägeblatts und der Stärke der Schränkung müssen, um die Ausbildung pyramidenförmiger Spitzen 2 zu erreichen, die Sägeblätter mehr oder weniger stark abgeschliffen werden. Man erkennt, wie sich durch das Abschleifen der gestrichelt dargestellten Bereiche 6 aus dem prismenförmigen Zahn ein pyramidenförmiger Zahn mit einer echten Spitze ausbilden läßt.

Mit dem beschriebenen Coronasprühelement wurde ein Dauerversuch von 400 Betriebsstunden unternommen, was einer

Kopienzahl von 10° Kopien bei einer elektrophotographischen Reproduktionsmaschine entspricht. Es wurde keinerlei wesentliche Verringerung der Sprüheigenschaften festgestellt. Ver-

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"suche mit einem Sägeblatt ohne vorheriges Abschleifen schlugen dagegen fehl.

In Pig. 3 ist eine Corona in einer Aufsichts- und in einer Schnittdarstellung gezeigt. In einem Rahmen sind dabei verschiedene Elektroden gegeneinander isoliert befestigt. Der Rahmen weist eine Grundplatte 13 aus isolierendem Kunststoff auf. In dieser Grundplatte 13 sind drei Längsschlitze vorgesehen. In den Längsschlitzen 14 sind drei Entladungselektroden 1, 2 befestigt. Die Streifen 1 werden von den Rändern der Schlitze 14 in einem Klemmsitz gehalten. Die Entladungselektroden 1, 2 haben die Gestalt₉ wie sie oben im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschrieben wurde„ Hilfselektroden 15 und 20 sind an Kunststoffblöcken 21 und 22 befestigt, die ihrerseits auf der Grundplatte 13 angeordnet sind. Diese Kunststoffblöcke 21 und 22 haben auf ihrer der Ladung aufnehmenden Fläche zugewandten Seite eine konkav gewölbte Gestalt. Auf dieser Seite der Kunststoffblöcke 21 und 22 sind parallel zu den Entladungselektroden I₉ 2 Gitterdrähte 16 befestigt. Die gewölbte Gestalt der Blöcke ist dem umlaufenden aufzuladenden Fotoleiter angepaßte Schließlich weist die Corona noch zwei metallische U-Schienen 17 auf, die die seitliche Begrenzung und Abschirmung der Corona bilden.

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In Pig. 4 ist der Sprühstrom gegenüber der Coronaspannung aufgetragen, der mit einer Anordnung, wie sie schematisch in Fig. 4 dargestellt ist, gemessen wurde. Die Maßangaben sind mm. Das Sprühelement ist dabei als Punkt dargestellt und soll alle Varianten repräsentieren. Dabei stellt die
Kurve 7 die Charakteristik einer Drahtcorona mit einem
54 .u. starken Wolfram-Draht, die Kurve 8 diejenige einer
Nadelcorona mit Nadeln von rund 0,3 mm Durchmesser und
einem Abstand von 0,4 mm, die Kurve 9 die Entladungskurve einer Nadelcorona mit Nadeln von 1,15 mm Durchmesser im
Abstand von 5 β und die Kurve 10 die Entladungskurve mit einem Rasierband (Schneidencorona) dar. Die Kurve 11 und
die Kurve 12 dagegen haben sich mit einer erfindungsgemäßen Sägeblattcorona ergeben. Hierbei bestand das Coronasprühelement im Falle der Kurve 11 aus einem Sägeblatt von 0,6 mm Dicke und einer Teilung von 6 mm und im Falle der Kurve aus einem Sägeblatt von O₅I mm Stärke und einer Teilung
von 1 mm.

Aus den einzelnen Kurve;) ist deutlich ersichtlich, daß .

die erfindungsgemäß vorgesehenen Coronaspruhelemente

in ihren Sprüheigerischaften den bekannten Entladungselementen durchaus ebenbürtig sind. Dagegen sind die erfindungsgemäßen

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Coronasprühelemente in ihrer Herstellung den bekannten bei weitem überlegen und bieten im Gebrauch eine bisher nicht gekannte Sicherheit gegen Störungen. Ein Abreißen des Goronasprühelementes ist ausgeschlossen.

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Claims

Patentansprüche

1. / Coronaspruhelement, das mehrere elektrisch leitfähige an eine Hochspannungsquelle anschließbare Spitzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen einstückig mit einem Metallstreifen verbunden sind und daß das Coronaspruhelement ein sägeblattähnliches Aussehen besitzt.

2. Coronaspruhelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen die Gestalt einer vierseitigen Pyramide haben.

3. Coronaspruhelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen abwechselnd in der linken und rechten Begrenzungsebene des Streifens liegen, wobei die eine der vier Pyramidenseitenflächen in der Ebene der jeweiligen Begrenzungsfläche des Streifens liegen.

h, Coronaspruhelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen voneinander einen annähernd konstanten Abstand besitzen.

5. Verfahren zur Herstellung eines Coronaspruhelements

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nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein mit geschränkter Zähnung versehenes Sägeblatt der gewünschten Länge herstellt und daß man bei diesem
Sägeblatt die seitlich vorstehenden Teile der Zähne entfernt,

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein gewöhnliches geschränktes Sägeblatt verwendet und daß man die Zähne unter Ausbildung einer pyramidenartigen Gestalt der Zähne abschleift.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Sägeblatt verwendet, dessen Schränkung gleich der Stärke des Sägeblatts ist und daß man dieses Sägeblatt plan schleift.

8. Corona zum gleichmäßigen Aufbringen von Ladungen
auf einer Fläche, gekennzeichnet durch die Kombination
folgender Elemente:

a) einen Rahmen (13, 17), in dem elektrisch gegeneinander isoliert die Elemente b, c und d angeordnet sind,

b) zumindest ein sägeblattartiges Sprühelement, das einen flachen Metallstreifen (1) und einstückig mit diesem verbundene Entladungsspitzen (2) aufweist, die zu der
Ladung aufnehmenden Fläche hinweisen,

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