DE2213425B2 - Coronasprühelement und Verfahren zur Herstellung eines Coronasprühelement! - Google Patents

Description

60

Die Erfindung bezieht sich auf ein Coronasprühelement mit mehreren, in einer Reihe angeordneten, elektrisch leitenden, an eine Hochspannungsquelle anschließbaren, sägezahnähnlichen Spitzen sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Coronasprühelements.

Bei der Erzeugung einer Sprühentiadung, beispiels weise zur Ionisierung von Gasen und insbesondere zurc Aufladen von Flächen, besteht allgemein das Problem eine verhältnismäßig hohe Feldstärke an Metalloberflächen ohne das Erfordernis einer allzu hohen elektrischen Spannung zu erzeugen. Hierzu wird der seit langem bekannte Effekt ausgenutzt, daß die elektrische Feldstärke an einer leitfähigen Oberfläche dadurch sehr stark erhöht werden kann, daß dieser Oberfläche eine starke Krümmung verliehen wird.

Eine bekannte Coronasprüheinrichtung besteht aus einer Schneide, die zackenförmig ausgebildet ist. Die Sprüheigenschafl derartiger Schneiden entspricht jedoch nicht den Anforderungen, so daß diese Coronasprüheinrichtungen nur im geringen Umfang in Coronaentladungsvorrichtungen eingesetzt werden.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zur Herstellung von Halbtonerbildern auf elektrofotografischen! Wege ist die Rasterelektrode als Platte ausgebildet, deren Oberfläche mit eng benachbarten einzelnen Spitzen versehen ist, welche der aufzuladenden Schicht in geringem Abstand gegenüberstehen. Für diese Vorrichtung gilt gleichfalls, daß die Sprüheigenschaften ungenügend sind, was sich unter anderem dadurch bemerkbar macht, daß die Standfestigkeit derartiger Elektroden gering ist.

Bei anderen bekannten Ausführungsformen von Coronasprühclementen findet ein sehr dünner Draht aus außerordentlich reißfestem Material Anwendung. Der Draht besitzt einen Durchmesser in der Größenordnung von etwa 50 μηι, 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 bei der Montage bringt zusätzliche Probleme. Bei größeren Längen der Sprühdrähte kann auch die Neigung des Drahtes zu mechanischen Schwingungen selbst d3nn nicht mehr unterdrückt werden, wenn der Draht einer Zugspannung nahe der Bruchspannung ausgesetzt wird.

Nadeiförmige Entladungselemente, die mehrere Nadeln aufweisen, die elektrisch leitend miteinander verbunden an Hochspannung gelegt werden, besitzen im allgemeinen sehr gute Sprüheigenschaften. Bei Spannungen um etwa 6 kV sind diese jedoch nur bei großem Nadelabstand gewährleistet. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß bei Ausfall von nur einer einzigen Nadel in diesem Spannungsbereich bereits erhebliche Fehler in der Aufladung auftreten. Hinzu kommt noch, daß die Herstellung von Nadel-Coronaentladungsvorrichtungen verhältnismäßig aufwendig ist, da bei diesen die Nadeln einzeln in einem Führungselement befestigt werden müssen.

Auf dem Gebiete der Elektrofilter sind bereits mit halbkreisförmigen Profilen versehene Flachstahlelektroden vorgeschlagen worden. Solche Elektroden können jedoch den hohen Anforderungen auf dem Gebiet der Elektrofotografie nicht genügen. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, daß die profilierten Flachstahlelektroden stets nur stumpfe Schneiden als die eigentlichen Entladungselemente aufweisen, deren Länge gleich der Stahlstärke ist. Einer Verringerung der Stahlstärke wird durch die mechanischen Probleme im Zusammenhang mit der Reißfestigkeit, mit mechanischen Schwingungen, der Befestigung der Elektrode eine Grenze gesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Corona-

sprühelement der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, daß es die erwähnten Nachteile nicht mehr aufweist, in der Herstellung einfach und preisgünstig ist, in bezug auf die Zugfestigkeit völlig unkritisch ist und zugleich ausgezeichnete Sprüheigenschaften be- sitzt.

Diese Aufgabe wird mit einem Coronasprühelement erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß die S.-itzen einstückig mit der Schmalseite eines Metallstreifens verbunden sind. Bevorzugt sind dabei die Entladungsspit- κ ten der Spitzen abwechselnd in der einen und der anderen seitlichen Begrenzungsebene des Streifens angeordnet, wobes jeweils die eine der vier Pyramidenseilenflächen eder Spitze in der Ebene der jeweiligen Begrenzungsfläche des Streifens liegt Dadurch, daß die s₅ Spitzen abwechselnd links und rechts von einer in dem Streifen verlaufenden Ebene angeordnet sind, ist die Herstellung des Coronasprühelemenis besonders preisgünstig und weist zudem ausgezeichnete Sprüheigenschaften auf. was insbesondere dann gilt, wenn die Spitzen voneinander einen annähernd konstanten Abstand haben.

Mit dem Coronasprühelement werden die Vorteile erzielt, daß eine hohe Zugfestigkeit, Geradheit und Unempfindlichkeit gegen Querschwingungen mit hervorragenden Sprüheigenschaften dadurch kombiniert werden, daß in einem einzigen Metallstück ein streifenförmiges Grundelement die Funktion der mechanischen Festigkeit übernimmt, während die von diesen Streifen hervorragenden, einstückig mit diesem verbundenen Spitzen die Erzeugung der Coronaentladung übernehmen. Während beispielsweise ein handelsübliches Sägeblatt eine ausreichende Entladung nicht liefert, hat sich herausgestellt, daß in einfacher Weise ein Coronasprühelement erhalten werden kann, indem ein mit geschränkter Zahnung versehenes Sägeblatt der gewünschten Länge hergestellt wird und bei diesem Sägeblatt die über die seitlichen Begrenzungsflächen des Blattes vorstehenden Teile der Zähne entfernt werden. Es bedarf keiner weiteren Ausführungen, daß durch dieses Verfahren das Coronasprühelement in einfach ster und kostensparender Weise herstellbar ist. Dabei wird genausoviel Material der Zähne entfernt, daß sich pyramidenförmige Spitzen ausbilden. Dabei wird in keiner Weise die mechanische Festigkeit des Coronasprüheleme-its verändert, da diese allein durch den Metallstreifen festgelegt ist. In bevorzugter Weise wird ein handelsübliches geschränktes Sägeblatt verwendet, bei dem die Zähne unter Ausbildung einer pyramidenförmigen Gestalt der Zähne abgeschliffen werden. Dabei wird vorteilhafterweise ein Sägeblatt verwendet, dessen Schränkung gleich der Stärke des Sägeblattes ist. das plan geschliffen wird. Dadurch gestaltet sich die Herstellung des Coronasprühelements besonders einfach, da nur ein einziger Bearbeitungevorgang, nämlich das Planschleifen des Sägeblattes erforderlich ist.

Eines oder mehrere der Coronasprühelemente werden zweckmäßigerweise in einer Coronaentladungsvorrichtung zum gleichmäßigen Aufladen einer Fläche eingesetzt, die sich durch die Kombination folgender 6c Elemente auszeichnet:

a) einen Rahmen, in dem elektrisch isoliert zumindest ein sägeblattartiges Sprühelement angeordnet ist,

b) eine zu jeder Seite des bzw. der Sprühelemente parallel angeordnete streifenförmige Hilfselektrode und

c) eine zwischen den Sprühelementen und den Hilfselektroden einerseits und der aufzuladenden Fläehe andererseits angeordnete Gitterelektrode. In weiterer Ausgestaltung der Coronaentladungsvorrichtung weist der Rahmen eine Grundplatte aus isolierendem Material mit Schlitzen auf und sind die Sprühelemente mit ihrer von den Entladungsspitzen abgewandten Kante des Metallstreifens jedes Sprühelements in Klemmsitz in einem solchen Schlitz befestigt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine stark vergrößerte perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Coronasprühelements,

F i g. 2 eine Aufrißdarstellung zur Erläuterung der Herstellung eines erfindungsgemäßen Coronasprühelements,

F i g. 3 eine Darstellung einer Coronaentladungsvorrichtung mit einer Schnittansicht und

F i g. 4 eine graphische Darstellung des Entladungsverhaltens verschiedener Entladungselemente.

In F i g. 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 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 F i g. 1 und 2 dargestellt. Vor dem Abschleifen bestehen die Spitzen des Sägeblattes aus seitlich weggebogenen etwa prismenförmigen Metallspitzen 5. Die seitlich abstehenden Bereiche, die durch Abschleifen weggenommen werden, sind in F i g. 1 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 10⁶ Kopien bei einer elektrophotographischen Reproduktionsmaschine entspricht. Es wurde keinerlei wesentliche Verringerung der Sprüheigenschaften festgestellt. Versuche mit einem Sägeblatt ohne vorheriges Abschleifen schlugen dagegen fehl.

In F i g. 3 ist eine Coronaentladungsvorrichtung 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 14 vorgesehen. In den Längsschlitzen 14 sind drei Coronasprühelemente 1, 2 befestigt. Die streifenförmigen Sprühelemente 1, 2 werden von den Rändern der Schlitze 14 in einem Klemmsitz gehalten. Die Sprühelemente 1, 2 haben die Gestalt, wie sie oben im Zusammenhang mit F i g. 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 Sprühelementen 1, 2 Gitterdrähte 16 befestigt. Die gewölbte Gestalt der Blöcke ist einer umlaufenden aufzuladenden Fläche angepaßt. Schließlich weist die Coronaentladungsvorrichtung noch zwei metallische U-Schienen 17 auf, die die seitliche Begrenzung und Abschirmung der Corona bilden.

In F i g. 4 ist der Coronastrom gegenüber der Coronaspannung aufgetragen, der mit einer Anordnung, wie sie schematisch in F i g. 4 dargestellt ist, gemessen wurde. Die Maßangaben sind Millimeter. Das Sprühelement ist dabei als Punkt dargestellt und soll alle Varianten repräsentieren. Dabei stellt die Kurve 7 die Charakteristik einer Entladungsvorrichtung mit Drahtelektroden aus einem 54 μπι starken Wolfram-Draht, die Kurve 8 diejenige einer solchen mit Nadelelektroden aus Nadeln von etwa 0,3 mm Durchmesser und einem Abstand von 0,4 mm, die Kurve 9 die Entladungskurve mit Nadeln von 1,15 mm Durchmesser im Abstand von 5 mm und die Kurve 10 die Entladungskurve bei Verwendung einer Schneidenelektrode dar. Die Kurve 11 und die Kurve 12 dagegen haben sich mit einem erfindungsgemäßen Sprühelement aus einem Sägeblatt 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

ίο Kurve 12 aus einem Sägeblatt von 0,1 mm Stärke und einer Teilung von 1 mm.

Aus den einzelnen Kurven ist deutlich ersichtlich, daß die erfindungsgemäß vorgesehenen Coronasprühelemente in ihren Sprüheigenschaften den bekannten

is Entladungselementen durchaus ebenbürtig sind. Dagegen sind die erfindungsgemäßen Coronasprühelemente in ihrer Herstellung den bekannten bei weitem überlegen und bieten im Gebrauch eine bisher nicht gekannte Sicherheit gegen Störungen. Ein Abreißen des Coronasprühelements ist ausgeschlossen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Coronasprühelement mit mehreren, in einer Reihe angeordneten, elektrisch leitenden, an eine Hochspannungsquelle anschließbaren, sägezahnähnlichen Spitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen einstückig mit der Schmalseite eines Metallstreifens verbunden sind.

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

3. Coronasprühelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsspitzen der Spitzen abwechselnd in der einen und der anderen seitlichen Begrenzungsebene des Streifens angeordnet sind, wobei jeweils die eine der vier Pyramidenseitenflächen jeder Spitze in der Ebene der jeweiligen Begrenzungsfläche des Streifens liegt.

4. Verfahren zur Herstellung eines Coronasprühelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit geschränkter Zahnung versehenes Sägeblatt der gewünschten Länge hergestellt wird und daß bei diesem Sägeblatt die über die seitlichen Begrenzungsflächen des Blattes vorstehenden Teile der Zähne entfernt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein handelsübliches geschränktes Sägeblatt verwendet wird und daß die Zähne unter Ausbildung einer pyramidenförmigen Gestalt der Zähne abgeschliffen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sägeblatt, dessen Schränkung gleich der Stärke des Sägeblatts ist, verwendet wird, das plan geschliffen wird.

7. Coronaentladungsvorrichtung zum gleichmäßigen Aufladen einer Fläche, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Elemente:

a) einen Rahmen (13, !7), in dem elektrisch isoliert zumindest ein sägeblattartiges Sprühelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 angeordnet ist,

b) eine, zu jeder Seite des bzw. der Sprühelemente, parallel angeordnete streifenförmige Hilfselektrode (15,20) und

c) eine zwischen den Sprühelementen (I, 2) und den Hilfselektroden (15, 20) einerseits und der aufzuladenden Fläche andererseits angeordnete Gitterelektrode (16).

8. Coronaentladungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen eine Grundplatte (13) aus isolierendem Material mit Schlitzen (14) aufweist und daß die Sprühelemente mit ihrer von den Entladungsspitzen (2) abgewandten Kante des Metallstreifens (1) jedes Sprühelements in Klemmsitz in einem solchen Schlitz (14) befestigt sind.