DE2948972A1 - Koronaentladungseinrichtung - Google Patents

Description

' Koronaentladungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Koronaentladungseinrichtunggemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und betrifft insbesondere eine Koronaentladungseinrichtung zum gleichförmigen Entladen oder Laden der Oberfläche eines bildtragenden Teils, wie beispielsweise eines photoempfindlichen Teils

25 oder eines Isolierteils.

Als bildtragendes Teil ist bei dem normalen elektrophotographischen Verfahren außer einem photoempfindlichen Teil ein Isolierteil bekannt, das zur Schaffung eines sekundären, latenten Bildes mittels eines Ionenflusses unter Ausnutzung eines latenten Bildes auf dem photoempfindlichen Teil verwendet wird. Diese bildtragenden Teile liegen manchmal in Form einer Trommel oder manchmal in Form einer endlosen Bahn vor. Im allgemeinen wird ein elektrostatisches, latentes Bild auf einem derartigen bildtragenden Teil geschaffen und dann mit Hilfe eines tonerhaltigen Ent-

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Wicklers entwickelt, worauf dann das entwickelte Bild an ein Ubertragungsmedium übertragen wird. Nach der Bildübertragung wird das bildtragende Teil mittels einer Reinigungseinrichtung gereinigt, um irgendwelchen auf dem bildtragenden Teil zurückgebliebenen Entwickler zu entfernen, damit es für den nächsten Abbildungsvorgang wieder bereit ist.

Auf dem herkömmlichen photoempfindlichen Material kann ein latentes Bild mit einem hohen elektrostatischen Kontrast von etwa 350 bis 500 V geschaffen werden, und folglich stellt die Ungleichheit von einigen auf dem photoempfindlichen Medium zurückgebliebenen Ladungen nur ein kleines Problem dar. Wenn jedoch die Ladungshaltefähigkeit der Oberfläche des photoempfindlichen Mediums infolge der Eigenschaft der Oberflächenschicht niedrig ist, oder ein elektrostatisches latentes Bild mit einem hohen Potential infolge eines speziellen Abbildungsvorgangs nicht geschaffen werden kann, und wenn das ungleichmäßige Potential, das auf dem photoempfindlichen Medium nach der Bildübertragung zurückbleibt, nicht gleichförmig gemacht wird, ist dies uner wünschterweise als eine Unregelmäßigkeit vorhanden. Insbesondere hat ein elektrostatisches, latentes Bild, das durch einfaches Übertragen eines auf einem photoempfindlichen Medium geschaffenen, latenten Bildes auf eine entsprechende Trommel oder durch einen Vorgang erhalten worden ist, bei welchem ein sekundäres, elektrostatisches latentes Bild auf einer Isoliertrommel dadurch geschaffen ist, daß ein Ionenfluß durch ein primäres elektrostatisches, latentes Bild auf einem schirmförmigen, photoempfindlichen Medium

^ου (das nachstehend als Schirm bezeichnet wird) moduliert wird, manchmal einen elektrostatischen Kontrast von weniger als 150V / so daß das sich daraus eroebende. sichtbare Bild durch das vorstehend anaeführte unqleichförmiqe Potential gestört wird. Die Ursache bzw. der Grund für

das ungleichmäßige Potential, das auf dem bildtragenden Teil nach der Bildübertragung erzeugt wird, kann eine un-

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gleichmäßige Entwicklung, das Anlegen einer Vorspannung während der Bildübertragung und ein Rest des übertragenen Bildes sein.

Wenn der elektrostatische Kontrast des latenten Bildes auf dem bildtragenden Teil, wie oben ausgeführt, niedrig ist, und das bildtragende Teil wiederholt verwendet wird, muß die ganze Oberfläche des bildtragenden Teils auf einen ganz bestimmten gleichförmigen Pegel gebracht werden. Als Einrichtung für ein derartiges Gleichförmigmachen ( im allgemeinen ein Entladen) der Oberfläche des bildtragenden Teils ist eine Wechselstrom-Koronaentladungseinrichtung bekannt. Bei dem Wechselstrom-Koronaentladungsvorgang wird jedoch nur die Koronaentladungswirkung einer Polarität wirksam ausgenutzt , so daß zum Entladen eine lange Zeit erfordsrlich und dies Verfahren nicht für mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Abbildungseinrichtungen geeignet ist.

Als weiteres Verfahren ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 23 181/1979 ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem eine Spannung mit einer zu den Restladungen entgegengesetzten (beispielsweise negativen) Polarität an eine Koronaentladeeinrichtung angelegt wird, um ein bildtragendes Teil auf das gesättigte Ladungspotential zu laden, worauf hin dann eine positive Koronaentladung gleichförmig aufgebracht wird, indem die Polarität der angelegten Spannung geändert wird, um dadurch das Oberflächenpotential auf einen geforderten Wert zu bringen.

^ou Jedoch ist Bildträgermaterial, weichesauf das Sättigungspotential geladen werden kann, nur beschränkt vorhanden, und in den meisten Fällen kommt es zu einem partiellen dielektrischen Durchschlag, bevor das gleichförmige, gesättigte Ladungspotential erreicht ist, und infolgedessen

kommt es nicht nur zu einer Potentialungleichförmigkeit, sondern oft wird auch das bildtragende Teil selbst durch

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schlagen. Darüberhinaus ist es bei dem vorerwähnten Beispiel schwierig, das endgültige Oberflä - chenpotential des bildtragenden Teils immer auf einem kon stanten Wert zu regulieren, und es ergibt sich die Schwie- rigkeit, daß, wenn wiederholt Bileer geschaffen werden, es zu Unterschieden in der Dichte, d.h. dem Schwärzungsgrad der Bilder kommt.

Infolgedessen wird in der US-Patentanmeldung S.N. 884 242 der Anmelderin vorgeschlagen, die Oberfläche des bildtragenden Teils zuerst mit einer positiven Korona entladung sehr stark zu laden, und dann eine negative Koronaentladungseinrichtung mit einem Gitter einzuschalten, um das endgültige Oberflächenpotential des bildtragenden Teils gleichförmig zu machen und zu stabilisieren. Gleich zeitig mit dem Gleichförmigmachen des Potentials des bild tragenden Teils wird auch der Toner derselben Polarität wie der an den Schirm bzw. an das Gitter angelegten Polari tät geladen, um dadurch zu verhindern, daß der Schirm bzw. das Gitter beschmutzt werden.

Da jedoch bei diesem Beispiel das bildtragende Teil mit tels einer positiven Koronaentladung stark geladen wird, und dann die negative Koronaentladungseinrichtung mit ei- nem Gitter betätigt wird, um die Oberfläche des bildtra genden Teils auf ein gleichförmiges negatives Potential zu laden, fließt zu diesem Zeitpunkt ein großer negativer Koronastrom. Insbesondere wenn das Gitter an der Entla dungsöffnung vorgesehen ist, fließt viel Strom über das Gitter, was den Gesamtstrom erhöht. Folglich können insbesondere Ozon und andere schädliche Stoffe erzeugt werden, die dem menschlichen Körper schaden oder die Iso liereigenschaft der Isolierschicht und/oder der photolei tenden Schicht verschlechtern, oder in der Luft durch das Ozon gebildete Oxyde können unerwünschterweise die Me talle korrodieren.

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Die Erfindung soll daher eine Koronaentladungseinrichtung schaffen, mit welcher das Oberflächenpotential eines bildtragenden Teils in kurzer Zeit gleichförmig gemacht werden kann, bei welcher sich das endgültige Oberflächenpotential eines bildtragenden Teils einem geforderten stabilen Wert nähert/und bei der die Erzeugung von Ozon oder anderen schädlichen Stoffen auf ein Minimum herabgesetzt ist.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Koronaentladungseinrichtung dadurch erreicht, daß eine Spannung einer bestimmten Polarität an die Koronaentladungseinrichtung angelegt wird, daß dann die Oberfläche des bildtragenden Teils bis auf einen Wert geladen wird, der etwas das Potential eines an dem öffn ungsteil der Koronaentladeeinrichtung vorgesehenen Gitters, an das eine Vorspannung (einschließlich Erdpotential) angelegt ist überschreitet oder diesem angenähert ist, und daß dann eine Spannung mit einer Polarität, die der der bestimmten Polarität entgegengesetzt ist, an die Entladungselektrode der Koronaentladungseinrichtung angelegt wird, die ein Gitter aufweist, an welches dieselbe Vorspannung angelegt ist, um dadurch das Oberflächenpotential des bildtragenden Teils auf einen gleichförmigen Wert zu bringen. Bei der Erfindung wird als Koronaentladungseinrichtung, mit welcher dies erreicht wird, eine Einrichtung verwendet, die ein Abschirmgehäuse, eine Anzahl Koronaärähte, die in dem Abschirmgehäuse vorgesehen sind und an welche Spannungen mit unterschiedlichen Polaritäten angelegt sind und Gitter aufweist, die in dem Entladungsteil zwischen

den entsprechenden Koronadrähten und dem bildtragenden Teil on

vorgesehen sind und an welche eine gemeinsame Vorspannung angelegt ist.

Hierdurch kann dann die Oberfläche des bildtragenden Teils in kurzer Zeit auf ein konstantes Potential gebracht wer-

den und die Erzeugung von Ozon kann auf ein Minimum herabgesetzt werden, uia dadurch irgendwelchen Schaden zu ver-

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hindern, der sich sonst daraus ergeben würde. Auch kann verhindert werden, daß der verbleibende Toner ein anderes Teil, wie beispielsweise den Schirm,nachteilig beeinflußt.

Um zu verhindern, daß ein nutzloser Strom zwischen den Koronadrähten in dem Abschirmgehäuse fließt, an welche verschiedene Spannungen angelegt sind, ist vorzugsweise eine Zwischenplatte zwischen dem Koronadraht, an welchen eine positive Spannung angelegt ist, und dem Koronadraht vorgesehen, an welchen eine negative Spannung angelegt ist. In diesem Sinn können dann einzelne Abschirmgehäuse vorgesehen sein, um die Koronaentladungseinrichtung gemäß der Erfindung durch eine positive und durch eine negative Koronaentladungseinrichtung zu bilden. Die Zwischen platte kann vorzugsweise als Isolierplatte ausgebildet sein, damit sie wirksam wird, ohne daß ein großer nutzloser Strom zu der Abschirmplatte fließt.

Bei der Ausführung der Erfindung sollte der Abstand d₁ in dem Gitter und der Abstand d_ zwischen dem Gitter und dem bildtragenden Teil vorzugsweise der Beziehung genügen,daß d.. /d₂ =0,5 bis 1,5 ist, da dieser Wert am besten geeignet ist, das endgültige Oberflächenpotential des bildtragenden Teils auf das an das Gitter angelegte Vorspannungspotential zu bringen. Das vorstehend erwähnte Gittervorspannungspotential schließt ein Nullpotential, nämlich das Erdpotential, mit ein.

Gemäß der Erfindung ist somit eine Koronaentladungseinrich- ^JV tung für eine elektrophotographische Einrichtung geschaffen, die zum Entladen oder zum gleichförmigen Laden der Oberfläche eines ein latentes Bild tragenden Teils verwendet wird. Diese Entladungseinrichtung hat Koronadrähte, an welche eine Spannung einer vorbestimmten Polarität angelegt wird, sowie Koronadrähte, an welche Spannung mit einer zu der vorbestimmten Polarität entgegengesetzten

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Polarität angelegt wird, und setzt das bildtragende Teil abwechselnd Koronaentladungen aus. Ferner sind Gitter zwischen den Koronadrähten und dem bildtragenden Teil vorgesehen . An diesewirdeine gemeinsame Vorspannung angelegt. Dadurch ist das endqültige Oberflächenpotential des Ladungsbildträgerteils an das Gittervorspannungspotential angenähert.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Kopiergeräts, bei welchem die Erfindung angewendet wird;

Fig. 2 eine schematische vergrößerte Schnittansicht des Schirms;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Koronaentladungseinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ein Diagramm der Oberflächenpotentiale der Isoliertrommel, die sich aufgrund von Unterschieden in dem Gitterabstand ergeben; und 25

Fig. 5 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Koronaentladungseinrichtung gemäß der Erfindung.

in Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer ein Bild schaffenden Einrichtung dargestellt, bei welcher die Erfindung angewendet ist. Die dargestellte Einrichtung ist ein Kopiergerät mit einem photoempfindlichen Schirm mit einer Anzahl feiner Öffnungen. In dieser Einrichtung wird

*" ein Ionenfluß auf ein ladbares Teil durch ein primäres elektrostatisches, latentes Bild moduliert, das auf dem Schirm geschaffen ist, um dadurch ein sekundäres elektro-

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statisches, latentes Bild zu schaffen.

In Fig. 1 ist ein Außengehäuse 1 der Einrichtung dargestellt. Eine Vorlage, beispielsweise ein Buch, eine Urkunde oder ein Schriftstück, kann auf einer die Vorlage haltenden Platte 2 angeordnet werden, die aus einem transparenten, lichtdurchlässigen Material, wie Glas u.a. am oberen Teil des Gehäuses 1 ausgebildet ist. Die Platte 2 ist ortsfest. Zum Aufbringen eines Lichtbildes auf den Schirm 3 wird ein Teil einer herkömmlichen, optischen Einrichtung bewegt. Und zwar werden ein erster Spiegel 4 und eine die Vorlage beleuchtende Lampe 5 mit einer Geschwindigkeit V über die ganze Länge der die Vorlage tragenden Platte 2 aus der ausgezogen wiedergegebenen Stellung in die rechte, gestrichelt wiedergegebene Stellung bewegt. Andererseits wird gleichzeitig mit der Bewegung des ersten Spiegels 4, der zum Abtasten der Oberfläche der Vorlage bewegt wird, ein zweiter Spiegel 6 mit einer Geschwindigkeit V/2 aus der ausgezogen wiedergegebenen Stellung in die rechts gestrichelt wiedergebene Stellung bewegt. Das Bild der Vorlage wird durch die beiden Spiegel 4 und 6 und über ein Linsensystem 7 mit einem Blendenmechanismus und einem feststehenden Spiegel 8 auf den Schirm 3 projiziert. Der Schirm 3 weist Trommelform auf, so daß der freiliegende elektrisch leitende Teil in dessen Innerem liegt.

In Fig. 2 ist eine schematische vergrößerte Schnittansicht des Schirms 3 dargestellt. In Fig. 2 weist der Schirm 3einen elektrisch leitenden Teil 9 mit einer Anzahl feiner Öffnungen, beispielsweise ein Metallnetz, und einen photole it fähigen Teil 10 sowie einen oberflächenisolierende Teil 11 auf, die auf dem elektrisch leitenden Teil so aufgebracht sind, daß eine Seite des elektrisch leitenden Teils frei darliegt. Um ein primäres elektrostatisches, latentes Bild auf dem

*" Schirm 3 zu schaffen, wird eine Primärspannung von der Seite angelegt, auf welcher der oberflächenisolierende Teil 11 vorhanden ist. Dann wird eine Sekundärspannung

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' gleichzeitig mit dem Aufbringen des Lichtbildes angelegtund anschließend wird die ganze Oberfläche des Schirms gleichförmig Licht ausgesetzt. Ein sekundäres elektrostatisches latentes Bild wird dadurch geschaffen, daß ein Korona-Ionenfluß von der Seite des Schirms aus angelegt wird, an welcher das elektrisch leitende Teil 9 frei ist, der Korona-Ionenfluß durch das primäre, latente Bild moduliert wird, und dann der modulierte Ionenfluß auf dem ladbaren Teil festgehalten wird. Die Einzelheiten dieses Verfahrens ■0 zum Erzeugen des latenten Bildes sind in der vorerwähnten US-Patentanmeldung S.N. 884 242 beschrieben, so daß hier auf eine ins einzelne gehende Beschreibung verzichtet werden kann.

'** Bei dem Kopiergerät dieser Ausführungsform sind ein latentes Bild schaffende Einrichtungen an dem Schirm entlang der Drehrichtung desselben angeordnet. In Fig. 1 ist eine Vorbelichtungslampe 12 vorgesehen, damit das den Schirm 3 bildende, photoleitende Teil immer unter gleich-

bleibenden Lichtbedingungen verwendet werden kann. Ferner ist eine Koronaentladungseinrichtung 13 vorgesehen, welche eine eine Primärspannung anlegende Einrichtung ist, um den sich drehenden Schirm 3 auf ein zur Schaffung eines latenten Bildes ausreichendes Potential zu laden. Eine Ko-

ronaentladungseinrichtung 14 ist eine eine Sekundärspannung anlegende Einrichtung, um die Ladung auf dem Schirm 3 zu entfernen, die mittels der Entladeeinrichtung 13 aufgebracht ist. Gleichzeitig wird dasBild der Vorlage auf den Schirm 3 projiziert. Infolgedessen ist die Entladeeinrichtung 14 so ausgebildet, daß die Abschirmplatte auf der Rückseite optisch offen ist. Zum gleichförmigen Beleuchten des Schirms 3 ist eine die ganze Oberfläche beleuchtende Lampe 15vorgesehen, um den elektrostatischen Kontrast des primären elektrostatischen, latenten Bilds schnell zu erhöhen.

Mit Hilfe der vorbeschriebenen Einrichtungen wird ein

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primäres, elektrostatisches, latentes Bild mit einem hohen elektrostatischen Kontrast auf dem Schirm 3 geschaffen. Ein sekundäres, elektrostatisches, latentes Bild wird mittels einer Entladeeinrichtung 17 auf einer Isoliertrommel 19 ausgebildet, welche ein in Pfeilrichtung gedrehtes Aufzeichnungsmedium ist. Die Isoliertrommel 19 weist eine Isolierschicht 21 auf, die eine photoleitende Unterlage 20 aufgebracht ist; zwischen der photoleitenden Unterlage und dem leitenden Teil des Schirms 3 wird eine Spannung angelegt, um den modulierten Korona-Ionenstrom zu der Oberfläche der Isolierschicht 21 hin zu richten.

Das sekundäre, elektrostatische, latente Bild, das auf die Isolierschicht 21 aufgebracht ist, wird mittels einer herkömmlichen Entwicklungseinrichtung 16 in ein Tonerbild entwickelt. Danach wird in einer Station 2 3 das Tonerbild auf ein Übertragungsmedium 24 übertragen, das synchron mit dem Tonerbild befördert wird. Nach der Bildübertragung wird die Isoliertrommel 19 mittels einer Reinigungseinrichtung

^O gereinigt, um irgendwelchen Resttoner auf der Isolierschicht 21 zu entfernen, und wird dann durch die erfindungsgemäße Koronaentladungseinrichtung 26 auf ein gleichförmiges Oberflächenpotential gebracht, so daß sie für einen weiteren Kopiervorgang bereit ist. Ubertragungsmittels bzw. Kopier-

blätter 24, die zu der Bildübertragungsstation 23 zu befördern sind, sind in einer Kassette 27 gestapelt und werden durch eine Zuführrolle 28 und ein Trennteil 29 vereinzelt und durch Ausrichtrollen 30 entsprechend der Lage des Tonerbildes weiter^befordert. Ferner sind eine Transport-

rolle 31 und eine Koronaentladungseinrichtung 32 zur Bildübertragung vorgesehen, um eine Vorspannung an das Kopierblatt 24 während der Übertragung des Tonerbildes anzulegen. Nach der Bildübertragung wird das Kopierblatt 24 von der

Isoliertrommel 19 mittels einer Trennklinke 33 getrennt 35

und einer Fixiereinrichtung 18 zugeführt. Das Kopierblatt 24, auf dem das aufgebrachte Tonerbild mittels einer Heizeinrichtung 34 fixiert worden ist, wird mittels eines För-

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' derbandes 35 in eine Ablage 36 ausgetragen. Wenn der Kopiervorgang wiederholt durchgeführt wird, werden nur diejenigen der vorbeschriebenen Verfahrensschritte wiederholt, welche auf die Ausbildung des sekundären, elektrostatisehen latenten Bildes folgen, so daß auf diese Weise ein Kopieren mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht ist.

Die Koronaentladeeinrichtung 26, die oberhalb der Reinigungseinrichtung 25 angeordnet ist, ist die Entladungsein-'^ richtung gemäß der Erfindung zum Gleichförmigmachen des Oberflächenpotentials des bildtragenden Teils. In Fig. 3 ist eine Schnittansicht der Koronaentladungseinrichtung 26 in dem Kopiergerät der Fig. 1 dargestellt. In Fig. 3 weist die Isoliertrommel 19 eine elektrisch leitende Unterlage 2 0 und eine Isolierschicht 21 auf und wird in der Pfeilrichtung A gedreht. Die Koronaentladungseinrichtung 26 ist in zwei Teile 37 und 38 aufgeteilt und weist ein Abschirmgehäuse aus seitlichen Abschirmplatten 39 und einer rückseitigen Abschirmplatte 40, in dem Teil

37 vorgesehene Koronadrähte 41, einen in dem Teil 38 vorgesehenen Koronadraht 42, eine Abtrennplatte 43, die die

Entladungseinrichtung in die zwei Teile 37 und 38 unterteilt, und ein Gitter 44 auf, das im wesentlichen die ganze Fläche der Entladungsöffnung bedeckt. Eine positive

Hochspannung wird an die Drähte 41 in dem größerenKoronaentladungsteil 37 angelegt, während eine negative Hochspannung an den Draht 42 in dem kleineren Entladungsteil

38 angelegt wird.Andererseits ist das Gitter 24 mit einer nicht dargestellten Vorspannungsquelle verbunden.

Bevor die Isoliertrommel 19 zu der Koronaentladungseinrichtung 26 kommt, befindet sich deren Oberflächenpotential auf einem negativen Wert bezüglich der an das Gitter 44 angelegten Spannung. Wenn umgekehrt das Oberflächenpotential positiv ist, werden die Entladungsteile 37 und 38 lagemaßig vertauscht oder die Polarität der an die

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Koronadrähte angelegten Spannung wird umgekehrt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Oberflächenpotential der Isoliertrommel 19 durch die Wirkung der positiven Koronaentladung in dem Koronaentladungsteil 37 auf einen positiven Wert bezüglich des Gitterpotentials gebracht, und zwar deswegen, da, wenn die Koronaentladung unterbrochen wird, bevor das Oberflächenpotential das Gitterpotential erreicht, die Wirkung des Qleichförmigmachens des ungleichmäßigen Oberflächenpotentials auf der Isoliertronunel verringert wird, und da, wenn das Oberflächenpotential ein negatives Potential bezüglich des Gitterpotentials ist, Jer anschließende negativeKoronastrom nicht zu der Isoliertrommel fließt und dadurch die Wirkung des Gleichförmigmachens des Potentials durch die negative Koronaentladung zu nichte macht. Selbst wenn das Oberflächenpotential durch eine positive Koronaentladung nur aufeinen Wert gebracht ist, der etwas niedriger als das Gitterpotential ist, reicht es natürlich aus, wenn der anschließende negative Koronastrom zu der Isoliertrommel fließt, um das Oberflächenpotential um einen erforderlichen Betrag zu ändern, und und infolgedessen kann in Abhängigkeit von der Stärke der negativen Koronaentladung sogar ein derartiger Zustand eine bevorzugte Ausführungsform sein.

Wieviel das Oberflächenpotential bezüglich des Gitterpotentials auf einen positiven Wert hin abweicht, hängt von der Konfiguration der Koronadrähte, dem Abscand zu derlsoliertronunel, der angelegten Spannung, der elektrostatisehen Kapazität der Isoliertrommel usw. ab; jedoch sind die Faktoren, welche das Oberflächenpotential am meisten beeinflussen, der Abstand d₁zwischen den Gitterelementen und der Abstand d„ von der Isoliertrommel. Wenn derAbstand d_ kleiner ist, wird die Ladegeschwindigkeit höher, wo-

° durch der Wirkungsgrad erhöht wird. Um jedoch eine Berührung zwischen dem Gitter und der Isoliertrommel zu verhindern und um zu verhindern, daß die Gitterelemente durch

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Toner verschmutzt werden, sollte in der Praxis bei einem Kopiergerät der mögliche minimale Wert des Abstandes d~ etwa 1mm sein. Auch ist empirisch ermittelt worden, daß eingrößerer Abstand d.. zwischen den Gitterelementen im all·- gemeinen zu einer höheren Ladegeschwindigkeit führt, wobei es jedoch schwierig wird, das Oberflächenpotential dem Gitterpotential anzunähern, während,wenn der Abstand gering ist, das Oberflächenpotential durch das Gitterpotential gleichförmig gemacht wird, aber die Ladegeschwindigkeit verlangsamt wird.

_„ Andererseits ist der Wert, bei welchem das Potential gesättigt ist, durch das Verhältnis von d.. zu d- festgelegt. Wenn d- ausreichend kleiner ist als d₂» ist das Potential durch die an das Gitter angelegte Spannung gesättigt, und wie sehr auch die Koronaentladung verstärkt wird, nimmt das Oberflächenpotential keinen positiven Wert bezüglich des Gitterpotentials ein. Wenn d.. größer wird, nähert' sich das Potential der Isoliertrommel einem positiven Wert bezüglich der an das Gitter angelegten Spannung.

Anschließend wird die Isoliertrommel durch den negativen Koronastrom des Koronaentladungsteils 38 auf ein vorbestimmtes negatives Potential bezüglich der Gitterspannung gebracht. Hierzu kann jegliche geringe Ungleichförmigkeit die infolge der vorher bewirkten positiven Ladung an dem Oberflächenpotential zurückbleibt, gleichförmig gemacht werden, und das endgültige Oberflächenpotential kann immer auf einen stabilen Wert gebracht wer-

den. Bei einem Gerät, bei welchem der elektrostatische Kontrast nicht so hoch ist wie bei dem vorbeschriebenen Kopiergerät mit dem Schirm, ist die Erfindung besonders wirksam, um eine Störung des Bildes zu verhindern.Darüber hinaus ist ein nicht so hoher Koronaentladungsstrom von dem Punkt an, an welchem das Oberflächenpotential etwae das Gitterpotential übersteigt, bis zu dem Punkt erforderlich, an welchem das Oberflächenpotential sich dem

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] endgültigen Potential nähert, und folglich eine Erzeugung von Ozon verhindert werden kann.

Wie bereits beschrieben, sollte, um positive und negative Koronaentladungen über das Gitter zu schaffen,an welches dieselbe Spannunq anqeleqt worden ist, undum dadurch das Oberflächenpotential der Isoliertrommel gleichförmig zu machen, das Gitterpotential durch eine Koronaentladung einer erstenPolarität hindurchgehen und die Oberfläche ]Q der Isoliertrommel in der vorbeschriebenen Weise auf das entgegengesetzte Potential laden. Als ein Versuch durchgeführt wurde, bei welchem ein Gitter aus Metalldrähten verwendet wird, die einen Durchmesser von0,1mm aufweisen und in gleichem Abstand voneinander gespannt sind, und bei welchem ein Abstand von 1mm zwischen dem Gitter und der Isoliertrommeloberfläche vorgesehen ist, betrug die Abweichung des Sättigungspotentials der Trommeloberfläche von dem Gitterpotential 10 bis 20V bei einem Gitterabstand d.j von. 0,2nm, 50 bis 60V bei eine^ Gitterabstand von

0,5mm, 100 bis 200 V bei einem Gitterabstand von 1mm und 150 bis 400 V bei einem Gitterabstand von 1,5mm. Die in diesem Fall an die Koronadrähte angelegten Spannungen betrugen + 7,5kV an dem positiven Koronadraht und -7,OkV an dem negativen Koronadraht und die Gittervorspannung V betrug -130V. Die an die Elektroden angelegten Spannungen können 6 bis 8 kV sein, und die Gittervorspannung V„ kann 0 bis ±.300 V sein. Wenn die Gittervorspannung V_. = 0 V ist, ergibt sich ein im wesentlichen geerdeter Zustand, und die Isoliertrommel wird auf Nullpotential entladen.

Aus diesem Ergebnis ist zu ersehen, daß, wenn der Gitterabstand kleiner als 0,5mm ist, das Oberflächenpotential nicht das Gitterpotential überschreitet (umkehrt), und selbst wenn die Koronaentladung verstärkt wird, ist dies deswegen unangemessen, da der Wert, der durch positive und negative Koronaentladungen umgekehrt wird, zu klein

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ist und darüber hinaus die Ladegeschwindigkeit langsam ist, und da, wenn der Gitterabstand größer als 1 , 5nun ist, es. schwierig wird, das Potential zu sättigen und es zu einer unzureichenden Steuerung kommt, wodurch die Beständigkeit des Oberflächenpotentials derlsoliertrommel verschlechtert wird.

Das heißt, bei der Erfindung kann bezüglich der Funktionsweise die beste Wirkung erhalten werden, wenn das Verhält- ^ nis des Gitterabstandes d₁ zu dem Abstand d~ zwischen dem Gitter und der Jsoliertrommel eine solche Beziehung hat, daß d../d₂ = 0,5 bis 1,5 ist.

In Fig. 4 ist das vorstehend angeführte Ergebnis graphisch dargestellt. In Fig. 4 gibt die Kurve 45 die Oberflächenpotent ialkurve wieder, wenn der Gitterabstand richtig ist, die gestrichelte Kurve 46 bezieht sich auf den Fall, wo der Gitterabstand zu breit ist, und die strichpunktierte Kurve 4 7 bezieht sich auf den Fall, wo der Gitterabstand

zu eng ist. Die ausgezogene Kurve 48 stellt die Potentialkurve dar, wenn in der öffnung während der positiven Koronaentladung aus dem Koronaentladungsteil 37 der Fig3 kein Gitter vorhanden ist (oder wenn, selbst wenn das Gitter vorhanden ist, in diesem Teil keine Vorspannung an dasGitter angelegt ist, sondern das Gitter elektrisch erdfrei ist). Wie zu sehen ist, ist das Oberflächenpotential der Isoliertrommel gegenüber dem anfänglichen Restpotential V₁ stark zu der entgegengesetzten Polarität umgekehrt, wodurch das Oberflächenpotential bei einer negativen Koronaentladeeinrichtung mit einem Gitter in die Nähe des Gitterpotentials gebracht wird. Bei dieser Entladungseinrichtung muß jedoch ein aroßer negativer Koronastroms fließen, um ein gleichförmiges Oberer flächenpotential zu schaffen, was jedoch nicht erwünscht ist, wenn eine Gegenmaßnahme bezüglich des Ozons in Betracht gezogen wird.

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InFig. 3 ist das Gitter an dem vorderen Endteil (der bei 4 9 dargestellt ist) der Koronaentladungseinrichtung nicht gespannt, so daß ein Teil der Koronaionen die Oberfläche der Isoliertrommel nicht über das Gitter erreicht, und zwar deswegen, d? ^ine derartige Anordnung insofern wirksam ist, als das Potential schnell geändert wird, obwohl die Potentialsteuerwirkung in diesem Teil gering ist. Der Gitterabstand und der Abstand zu der Isoliertrommel brauchen nicht immer konstant zu sein, sie können vielmehr teilweise geändert werden. Um den Wert des Gesamtkoronastroms zu verringern, können bekannte Maßnahmen angewendet werden, beispielsweise können die Abschirmplatten 39 und 40 der KöronaeRtladungseinrichtung isolierend und nur das Ende des

Öffnungsteils der Abschirmung leitend gemacht werden. 15

In der vorbeschriebenen Ausführungsform ist die Abschirmung 40 auf der Rückseite elektrisch leitend, schwächt jedoch den Entladungsstrom, da ein großer Abstand zwischen der Abschirmung 4 0 und den Koronadrähten vorgesehen ist. Wenn

die Abtrennplatte 4 3 zwischen den Koronaentladungsteilen 37 und 38 aus einem Isoliermaterials gebildet ist, ist infolge des großen Potentialgradienten zwischen den Koronadrähten 41 und 42, an welche Spannungen mit entgegengesetzten Polaritäten angelegt sind, ein übermäßig großer Fluß des

Entladestroms wirksam verhindert. Natürlich kann die Abtrennplatte 4 3 auch elektrisch leitend sein.

Bei der Erfindung ist ein Gleichgewicht bezüglich der Erzeugung und der Verringerung des Koronastroms dadurch geschaffen, daß die Abtrennplatte 43 isoliert und die Abschirmplatte 39 elektrisch leitend ausgebildet Bind. Und zwar gilt dies deswegen da, wenn die ganze Abschirmung aus Isoliermaterial gebildet ist, der Koronastrom zwar „c klein wird, es aber schwierig wird, daß eine Koronaentladung stattfindet und die erforderliche an die Koronadrähte angelegte Spannung erhöht werden muß, so daß infolgedessen die Energiequelle unerwünscht voluminös wird.

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Insbesondere kommt es bei einer Koronaentladungseinrichtung mit einem Gitter vor, daß, wenn die angelegte Spannung niedriger ist, die Geschwindigkeit,mit welcher der Koronastrom durch das Gitter hindurchgeht, größer wird, und in diesem Sinne wird daher vorzugsweisedas elektrische Feld auf der Seite des Koronadrahtes klein gemacht, welche dem Gitter benachbart ist.

In der vorliegenden Ausführungsform sind eine Anzahl Koronadrähte 41 in dem positiven Koronaentladungsteil 47 angeordnet, und nur ein einziger Koronadraht 42 ist in dem negativen Koronaentladungsteil 48 angeordnet.Ob jedoch nur ein einziger Koronadraht oder eine Anzahl Koronadrähte vorgesehen sind, führt eigentlich nur zu gerin-'** gen oder gar keinen Unterschieden. Durch das Vorsehen von mehr Koronadrähten wird lediglich die Zeit verkürzt, die zum Laden (oder zum Entladen) erforderlich ist. Jedoch würde eine größere Anzahl von negativen Koronaladungen eine Erzeugung von mehr Ozon zur Folge haben, und

folglich wird die geringstmögliche Anzahl von negativen Koronadrähten bevorzugt.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, kann das Oberflächenpotential der Isoliertrommel, nachdem sie die Entladungsein-

richtung durchlaufen hatjfrei durch die an das Gitter angelegte Spannung V geändert werden und dadurch ist es möglich, den Wert der Spannung V so zu wählen, daß das Oberflächenpotential das erforderliche Potential wird, wie es bei der Isoliertrommel und dem photoempfindlichen Medium danach verwendet wird. Wenn diese Koronaentladungseinrichtung bei der Isoliertrommel eines Kopiergeräts mit dem vorstehend beschriebenen Schirm angewendet wird, ist die Spannung V„ im allgemeinen in der Größenordnung von +100 bis +200V gewählt. Trotz der Tatsache, daß das Potential der Isoliertrommel, nachdem sie die Koronaentladungseinrichtung durchlaufen hat, eine positive Polarität hat, wird die an dieser Trommel verbleibende Tonerladeeinrichtung stark durch die Koronaentladung ne-

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gativer Polarität beeinflußt, welcher die Trommel letztlich ausgesetzt ist, so daß sie folglich die negative Polarität oder einen Wert von annähernd null annimmt. Somit gibt es keine Möglichkeit, daß Toner auf den Schirm gestreut wird, an welchen eine negative Spannung anzulegen ist, um diesen dadurch zu verschmutzen.

Ein Beispiel, bei welchem zwei Koronaentladungsteile mit unterschiedlichen Polaritäten in einer einzigen Koronaentladungseinrichtung vorgesehen sind, ist in Fig.3 dargestellt; es kann jedoch auch eine in Fig.5 dargestellte Ausführung verwendet werden, bei welcher Koronaentladungseinrichtungen 55 und 56 gesonderte Abschirmgehäuse und 54 aufweisen, die Koronadrähte 4 9 und 50 enthalten, an welche Spannungen mit verschiedenen Polaritäten angelegt werden, und es sindGitter 51 und 52, an welche dieselbe Vorspannung angelegt ist, in der gleichen Reihenfolge wie bei der Ausführungsform der Fig.3 bezüglich der Bewegungsrichtung der Isoliertrommel 19 angeordnet.

Wie in Fig.5 dargestellt, können auch die Abstände in den Gittern 51 und 52 in der Drehrichtung A der Isoliertrommel 19 allmählich enger gemacht werden. Wie bereits ausgeführt, wird dadurch die Lade-(Entlade-)Geschwindigkeit in dem Teil schneller, wo die Gitterabstände größer sind, und

wirksam das Potential in dem Teil gleichförmig gemacht, wo die Abstände geringer sind.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel dargestellt worden, bei welchem die Koronaentladungseinrichtung gemäß der Erfindung angewendet wird, um die Isoliertrommel gleichförmig zu laden (zu entladen); die erfindungsgemäße Koronaentladungseinrichtung kann jedoch auch verwendet werden, um einen photoempfindlichen Schirm oder ein herkömmliches photoempfindliches Medium zu entladen, üblicherweise wird eine Wechselstrom-Koronaentladung zum Entladen eines derartigen photoempfindlichen Mediums verwendet; mit der erfindungsgemäßen Koronaentla-

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dungseinrichtung kann jedoch eine gleichförmige Entladung in kürzerer Zeit durchgeführt werden als mit einer Wechselstrom-Koronaentladung, und zwar deswegen, da eine Wechselstrom-Koronaentladung nur wirksam ist, wenn die Polarität der angelegten Spannung der Polarität der Restladung auf der Oberfläche des photoempfindlichen Mediums entgegengesetzt ist, und darüber hinaus findet, wenn die Polarität geändert wird, keine Entladung statt und die Entladung dauert verhältnismäßig lang. Mit der Erfindung ist diese Schwierigkeit gelöst. Wenn Licht gleichzeitig mit dem Entladen aufgebracht wird, kann die rückseitige Abschirmung 40 in Fig.3 entfernt werden oder es kann eine Ausführung verwendet werden, bei welcher die rückseitige Abschrimung durch einen Einsatz, beispielsweise aus Nesa-Glas u.a. optisch offen ist. Wenn der Wert der Gittervorspannung V_G veränderlich gemacht wird und dieser Wert entsprechend gewählt ist, kann die erfindungsgemäße Entladungseinrichtung als Entladungseinrichtung zum gleichförmigen Laden des photoempfindlichen Mediums verwendet werden und ist daher wirksam, so daß keine besondere Entladungseinrichtung vorgesehen zu werden braucht.

Wie oben im einzelnen beschrieben, werden gemäß der Erfindung positive und negative Koronaladungen nacheinander auf das bildtragende Teil über das Gitter aufgebracht,an welches eine Vorspannung angelegt ist, und infolgedessen wird die Oberfläche des bildtragenden Teils in kurzer Zeit auf ein stabiles, gleichbleibendes Potential gebracht, und darüber hinaus ist die Erzeugung von Ozon auf ein Minimum herabge-

^v setzt, um Schäden durch Ozon zu verhindern. Da die Oberfläche des bildtragenden Teils positives oder negatives Potential aufweisen kann, kann ein derartiges Potential einem vorbestimmten Potentialwert angenähert werden.

Im Falle der Koronaentladungseinrichtung gemäß der Erfindung, die eine Anzahl Koronadrähte aufweist, an welche Spannungen mit unterschiedlichen Polaritäten durch eine entsprechende Wahl der Gitterabstände angelegt werden, kann

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1 das Gitter gemeinsam sowohl für die positiven als auch die negativen Koronaentladungsteile verwendet werden, und hierdurch entfällt die Notwendigkeit, gesonderte Einrichtungen zum Spannen der Gitter sowie Einrichtungen vorzusehen/ um

5 die Gitter in die richtige Lage zu bringen; auch kann für die Gitter eine gemeinsame Spannungsquelle verwendet werden.

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Claims (1)

1. *f- [j |/ Patentanwälte:

   IEDTKE - ÖÜHLING - IXlNNE Dipl.-lng. H. Tiedtke

   Gf> Dipl.-Chem. G. Bühling

   RUPE - ΚELLMANN Dipl.-lng. R. Kinne

   Dipl.-lng. R Grupe 2948972 Dipl.-lng. B. Pellmann

   Bavariaring4, Postfach 202403 8000 München 2

   Tel.: 0 89-5396

   Telex: 5-24 845 tipat

   cable: Germaniapatent München

   5. Dezember 1979 DE 0079

   Patentansprüche

   1. Koronaentladungseinrichtung zum gleichförmigen Entladen oder Laden der Oberfläche eines bildtragenden Teils, mit einem Abschirmgehäuse und mit in dem Abschirmgehäuse vorgesehenen Koronadrähten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Koronadrähte (41, 42; 49, 50) in dem Abschirmgehäuse vorgesehen sind, wobei die Koronadrähte Drähte, an welche eine Spannung einer bestimmten Polarität angelegt wird, sowie Drähte aufweisen, an welche eine Spannung mit einer zu der bestimmten Spannung entgegengesetzten Polarität angelegt wird, daß ein Gitter (44) oder Gitter (51, 52) zwischen jedem der Drähte und dem bildtragenden Teil (19) vorgesehen sind, und daß eine gemeinsame Vorspannung an das oder die Gitter angelegt wird.

   2. Koronaentladungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß der Koronadraht oder die Koronadrähte (41), an welchen bzw. an welche eine Spannung einer bestimmten Polarität angelegt ist, und der Koronadraht oder die -drähte (42) , an welchen bzw. an welche eine Spannung mit der entgegengesetzten Polarität ange-

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   ORIGINAL INSPECTED

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   legt ist, durch eine Trennplatte (43) getrennt sind.

   3. Koronaentladungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennplatte (43) isolierend ist.

   4. Koronaentladungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koronadraht oder die -drähte (49) an welchen bzw. welche eine Spannung bestimmter Polarität angelegt ist, und der Koronadraht oder die -drähte (50), an welchen bzw. welche eine Spannung mit der entgegengesetzten Polarität angelegt ist, durch gesonderte Abschirmungen (53; 54) abgeschirmt sind.

   5. Koronaentladungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichne t,daß der Abstand d₁ des Gitters (44) und der Abstand d_? zwischen dem Gitter (44) und dem bildtragenden Teil (19) der Beziehung genügen, daß d₁/d~=0,5 bis 1,5 ist.

   6. Koronaentladungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (44) nicht am eintrittsseitigen Ende des Entladungsöffnungsteils des Abschirmgehäuses angebracht ist.

   7. Koronaentladungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bildtragende Teil (19) die Form einer Trommel hat, und daß das Gitter (44) entlang dem Umfang der Trommel gekrümmt angeordnet ist.

   8. Koronaentladungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Gitter (51, 52) in der Drehrichtung des bild-

   ^OJ tragenden Teils (19) allmählich enger werden.

   9. Koronaentladungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennze ichnet, daß die an

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   I das Gitter (44; 51, 52) angelegte Vorspannung einstellbar ist.

   10. Koronaentladungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gittervorspannungspotential ein Nullpotential ist.

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