DE3782179T2

DE3782179T2 - Lade- oder entladevorrichtung.

Info

Publication number: DE3782179T2
Application number: DE19873782179
Authority: DE
Inventors: Hidemi Egami; Yoshihiko Hirose; Yukio Nagase; Hiroshi Satomura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1987-01-29
Publication date: 1993-05-06
Anticipated expiration: 2007-01-30
Also published as: EP0232136A2; EP0232136A3; DE3782179D1; EP0232136B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrischen Laden oder Entladen eines zu ladenden oder zu entladenden Teils.
Auf dem Gebiet der Elektrofotografie wird in Geräten wie elektrofotografischen Kopiergeräten, Laserstrahldruckern und Leuchtdiodendruckern ein Bildträgermaterial wie ein fotoempfindliches Material oder ein Isoliermaterial verwendet, das elektrisch geladen oder entladen wird. Außerdem sind auf dem Gebiet der elektrostatischen Aufzeichnung mit einem elektrostatischen Aufzeichnungssystem wie einem Faksimilegerät oder einem elektrostatischen Drucker gleichartige Bildträgermaterialien erforderlich. Zum Laden und Entladen in den Geräten wurden in breitem Ausmaß Koronaentladungsvorrichtungen verwendet, die einen Draht mit einem Durchmesser von einigen 10 um enthalten, der mit einer Hochspannung von beispielsweise einigen kV gespeist wird.
Die Koronaentladungsvorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß selbst durch eine geringe Verschmutzung des Drahtes die Entladungsverteilung ungleichförmig wird und die sich ergebende Ungleichförmigkeit ein ungleichförmiges Laden oder Entladen des zu ladenden oder zu entladenden Teils ergibt. Außerdem ist es erforderlich, daß der Draht um mindestens eine bestimmte Strecke von einer leitenden Abschirmung beabstandet ist, wodurch dem Ausmaß eine Grenze gesetzt ist, bis zu dem die Größe der Vorrichtung verringert werden kann. Darüberhinaus ist die Einsetzspannung für das Einleiten der Koronaentladung verhältnismäßig hoch, so daß daher eine groß bemessene Spannungsquelle erforderlich ist.
In der US-PS 4 155 093 ist eine andere Art von Lade- oder Entladevorrichtung offenbart, bei der zwischen ein Isoliermaterial einfassende Elektroden eine Wechselspannung angelegt wird, um in einem Luftspalt zwischen einer Seitenfläche einer der Elektroden und der angrenzenden Fläche des Isoliermaterials eine elektrische Entladung derart hervorzurufen, daß positive und negative Ionen erzeugt werden. Die Ionen haben eine vorbestimmte Polarität und werden durch ein elektrisches Feld, welches durch eine zwischen eine der Elektroden und das zu ladende oder zu entladende Material angelegte Gleichvorspannung gebildet ist, herausgezogen und auf das zu ladende oder zu entladende Material aufgebracht. In dieser Vorrichtung ruft das Anlegen der Wechselspannung eine derartig wirksame Entladung hervor, daß eine der Elektroden als Entladungselektrode wirkt und nicht leicht verschmutzt, mit dem zusätzlichen Vorteil, daß eine verhältnismäßig niedrigere Spannung erforderlich ist, während die Vorrichtung verhältnismäßig kleiner ist. Eine der Elektroden, die nahe an dem Bereich liegt, in dem die Entladung auftritt, ist jedoch der Luft ausgesetzt und wird leicht durch die durch den Entladeprozeß verursachte Plasmaätzung oder Oxydation korridiert oder beschädigt, da insbesondere angrenzend an die laterale Seite dieser Elektrode eine starke Entladung stattfindet. Wenn an der Elektrode eine Beschädigung entsteht, ergibt sich ein ungleichförmiges Entladen, so daß der Lade- oder Entladevorgang ungleichförmig wird und deshalb in der Praxis ein weiteres Problem hinsichtlich der Elektrodenhaltbarkeit besteht.
Es ist eine andersartige Lade- und Entladevorrichtung wie die in den JP-OS 109559/1983 und 157183/1985 beschriebene bekannt, bei der in einen Isoliermaterialkörper eine Vielzahl von Elektroden eingebettet ist und zwischen die Elektroden eine Wechselspannung angelegt wird, um angrenzend an eine Oberfläche des Isoliermaterials eine Entladung hervorzurufen.
Bei der in der ersteren japanischen Veröffentlichung beschriebenen Vorrichtung sind alle Elektroden gänzlich in das Isoliermaterial eingebettet. Daher wird im Einsatz die Oberfläche des Isoliermaterials auf die zur Polarität der Ladeionen entgegengesetzte Polarität aufgeladen. Als Ergebnis wird das zwischen der Elektrode in dem Isoliermaterial und Masse gebildete elektrische Gleichspannungsfeld verringert, so daß es daher schwierig ist, den erforderlichen Ladestrom aufzubringen, und daher der Ladewirkungsgrad beträchtlich niedrig ist.
In der in der letzteren japanischen Veröffentlichung beschriebenen Vorrichtung sind zwei Elektroden in ein Isoliermaterial eingebettet und eine Elektrode ist an einer Oberfläche des Isoliermaterials angebracht, wobei sie sich über die beiden Elektroden in dem Isoliermaterial erstreckt. Das Entladungsprinzip dieser Vorrichtung ist jedoch im wesentlichen das gleiche wie dasjenige bei der vorangehend genannten US-PS 4 155 093. Die Entladung tritt in dem Luftspalt zwischen der Seitenfläche der Außenelektrode und demjenigen Teil der Isoliermaterialoberfläche auf, der den beiden Elektroden in dem Isoliermaterial gegenüberliegt. Daher bleibt bei dieser Vorrichtung das Problem der Beschädigung oder Korrosion der Seitenfläche der Elektrode bestehen.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum elektrischen Laden oder Entladen eines Teils, die ein Isoliermaterial, eine erste und eine zweite Elektrode, die in das Isoliermaterial eingebettet sind, eine Wechselspannungs-Anlegevorrichtung, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode eine Wechselspannung anlegt, welche eine Entladung angrenzend an einen Teil der Oberfläche des Isoliermaterials bewirkt, eine dritte Elektrode und eine Vorspannungs-Anlegevorrichtung aufweist, die zwischen der dritten Elektrode und dem Teil eine Vorspannung anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode an der oder nahe an der Oberfläche des Isoliermaterials in so einer Lage angebracht ist, daß zwischen der ersten Elektrode und der dritten Elektrode oder zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode keine Entladung auftritt, wenn die Wechselspannungs- Anlegevorrichtung eine Wechselspannung anlegt, die für die Entladung nahe an einem Teil der Oberfläche ausreichend ist.
Die Erfindung wird nun nur beispielsweise unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
Fig. 2 eine elektrische Äquivalenzschaltung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zeigt,
Fig. 3 eine Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
Fig. 4 eine Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
Fig. 5 eine elektrische Äquivalenzschaltung der Vorrichtung nach Fig. 4 zeigt,
Fig. 6 eine Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
Fig. 7 eine Schnittansicht eines nächsten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist,
Fig. 8, 9, 10 und 11 jeweils Schnittansichten von ersten verbesserten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind,
Fig. 12 eine Schnittansicht eines zweiten verbesserten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist,
Fig. 13 eine grafische Darstellung ist, die eine Änderung einer Oberflächentemperatur eines Isoliermaterials in dem Fall zeigt, daß eine Wärmesteuerung verwendet ist oder nicht,
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht einer Abwandlung des zweiten verbesserten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist,
Fig. 15 eine Schnittansicht der Vorrichtung gemäß einem dritten verbesserten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist,
Fig. 16 eine grafische Darstellung ist, die einen Zusammenhang zwischen einer Temperatur der Entladungsfläche und dem Entladestrom nach Fig. 15 zeigt, wenn keine Konstantstromregelung verwendet ist,
Fig. 17 eine grafische Darstellung ist, die eine Temperatur der Entladungsfläche und die Wechselspannung in der Vorrichtung nach Fig. 15 zeigt, wenn der Entladestrom konstant ist,
Fig. 18 ein Blockschaltbild ist, das eine Konstantstromregelung in der Vorrichtung nach Fig. 15 veranschaulicht,
Fig. 19 ein Blockschaltbild ist, das eine Konstantstromregelung für ein viertes verbessertes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
Fig. 20 eine grafische Darstellung ist, die den Zusammenhang zwischen einer Temperatur der Entladungsfläche und der Frequenz der Wechselspannung bei der Vorrichtung nach Fig. 19 bei konstantem Ladestrom veranschaulicht,
Fig. 21 eine Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
Fig. 22 ein Blockschaltbild ist, das eine Konstantstromregelung für die Vorrichtung nach Fig. 21 veranschaulicht,
Fig. 23 eine grafische Darstellung ist, die den Zusammenhang zwischen einer Temperatur der Entladungsfläche und der Vorspannung in der Vorrichtung nach Fig. 21 bei konstantem Ladestrom zeigt,
Fig. 24 eine Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einem verbesserten sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
Fig. 25 ein Blockschaltbild ist, das eine Konstantstromregelung bei der Vorrichtung nach Fig. 24 veranschaulicht,
Fig. 26 Kennlinien der Konstantstromregelung in der Vorrichtung nach Fig. 24 zeigt und
Fig. 27, 28 und 29 Schnittansichten von verschiedenerlei Abwandlungen des bei der Erfindung verwendeten Isoliermaterials sind.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In Fig. 1 ist eine Entladevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
Die Entladevorrichtung 1 enthält ein dielektrisches bzw. Isoliermaterial 10, mindestens zwei Elektroden 11 und 12, die in das Isoliermaterial 10 eingebettet sind, und eine freiliegende Elektrode 13, die zur Luft hin freiliegt. Die Entladevorrichtung 1 entlädt oder lädt auf elektrische Weise ein zu entladendes oder zu ladendes Teil 2, welche eine isolierende oder fotoleitfähige Schicht 17 und eine leitende Schicht 18 enthält, die als Gegenelektrode wirkt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Teil 2 in bezug auf die Ladevorrichtung 1 bewegbar. Die Ladevorrichtung 1 ist für das elektrische Entladen des Teils 2 oder für dessen Laden einsetzbar. Die folgende Beschreibung betrifft zur Vereinfachung der Erläuterung nur den Fall des Ladens des Teils.
In dieser Beschreibung bedeutet "Laden", daß Ionen einer vorbestimmten Polarität auf ein zu ladendes Teil aufgebracht werden und auf diesem abgelagert werden, während "Entladen" bedeutet, daß von einem zu entladenden Teil, das geladen worden ist, Ionen einer vorbestimmten Polarität entfernt werden, so daß die Ladung gelöscht wird.
Es wird eine jede der vorstehend beschriebenen Komponenten der Entladevorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Das Isoliermaterial 10 ist ein festes anorganisches dielektrisches Material mit Beständigkeit gegenüber Entladung, wie Glas, Keramik, Oxid wie z. B. SiO&sub2;, MgO und Al&sub2;O&sub3;, Nitrid wie z. B. Si&sub3;N&sub4;, AlN. Das Isoliermaterial 10 ist ein langgestrecktes Teil mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Jede der Elektroden 11, 12 und 13 erstreckt sich über die Länge des Isoliermaterials 10. Die eingebetteten Elektroden 11 und 12 sind im wesentlichen parallel zueinander in dem Isoliermaterial 10 angeordnet. Die eingebetteten Elektroden 11 und 12 sind auch gemäß Fig. 1 zu der unteren Fläche des Isoliermaterials 10 (der dem zu ladenden Teil 2 gegenüberliegenden Fläche) parallel und von der unteren Fläche um die gleiche Strecke beabstandet. Diese Anordnung ist nicht zwangsläufig, aber vom Standpunkt der leichten Fertigung vorteilhaft. Das Material für die Elektroden ist beispielsweise Al, Cr, Au, Ni oder dergleichen. Es sollte angemerkt werden, daß diese Elektroden in dem Isoliermaterial 10 eingebettet sind und nicht der Luft ausgesetzt sind. Daher sind sie gegenüber Korrosion oder Beschädigung geschützt und dadurch sind die vorangehend genannten Materialien ohne Verminderung der hohen Lebensdauer verwendbar.
Der Abstand zwischen den eingebetteten Elektroden beträgt vorzugsweise in Anbetracht der Durchschlagsfestigkeit nicht weniger als 1 um, vorteilhafter 3 bis 200 um.
Die eingebetteten Elektroden 11 und 12 sind jeweils in einer derartigen Lage angeordnet, daß dann, wenn zwischen ihnen eine Wechselspannung angelegt wird, bei einer vorbestimmten Einsetzspannung (Entladeanfangsspannung) angrenzend an einen Teil der Oberfläche des Isoliermaterials 10 eine Entladung auftritt. D.h., wenn mittels einer Wechselspannungsquelle 14 zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 eine Wechselspannung angelegt wird, die nicht geringer als die Einsetzspannung ist, entsteht in einem mit 15 bezeichneten Bereich eine Entladung und es werden abwechselnd positive und negative Ionen erzeugt. Die Mitte des Bereichs ist im wesentlichen auf einem Teilbereich der unteren Fläche des Isoliermaterials 10 (der Fläche, die im wesentlichen zu einer Linie parallel ist, welche die Elektroden 11 und 12 verbindet, an die die Wechselspannung angelegt wird), die einem Teilbereich zwischen den Elektroden gegenüberliegt. Die Einsetzspannung ist von dem Abstand zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12, der Dicke des Isoliermaterials unterhalb der eingebetteten Elektroden, einer Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials und dergleichen abhängig und wird auf geeignete Weise vom Fachmann bestimmt.
Die freiliegende Elektrode 13 ist an der Oberfläche des Isoliermaterials 10 dort befestigt, wo durch das Anlegen der Wechselspannung die Entladung auftritt. Das Material der Elektrode 13 ist ein leitendes Metall mit hoher Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit, beispielsweise ein hochschmelzendes Kontaktmaterial wie Ti, W, Cr, Te, Mo, Fe, Co, Ni, Au und Pt oder eine zumindest eines dieser Metalle enthaltende Legierung oder ein Oxid derselben. Die Dicke der freiliegenden Elektrode 13 beträgt 0,1 bis 100 um, vorzugsweise 0,2 bis 20 um, und deren Breite beträgt nicht weniger als 1 um, vorzugsweise 10 bis 500 um. Die Lage der freiliegenden Elektrode 13 grenzt an den Bereich 15 des Auftretens der Entladung an und ist derart gewählt, daß eine Wechselspannung, die die Entladung im Zusammenwirken mit einer der eingebetteten Elektroden 11 und 12 auslöst, höher als die vorstehend beschriebene Einsetzspannung ist. Im einzelnen beginnt dann, wenn die zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12 anliegende Spannung von einer Spannung unterhalb der Einsetzspannung weg erhöht wird, die Entladung in dem Bereich 15 bei der Einsetzspannung, aber es tritt keine Entladung zwischen einer der eingebetteten Elektroden 11 und 12 und der freiliegenden Elektrode 13 auf. Die freiliegende Elektrode 13 wird in einer solchen Lage angeordnet. Hierbei umfaßt "zum Entladungsbereich benachbart" die Innenseite und die Außenseite desselben. Mit den Vorteilen der Erfindung ist die Außenseite vorzuziehen, aber die Innenseite ist möglich, falls sie nahe an dem Rand des Entladungsbereichs ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Isoliermaterial 10 ein einstückiges Teil. Es kann jedoch aus zwei Schichten von Isoliermaterial gebildet sein, die an der gestrichelten Linie verbunden sind, die mit der oberen und/oder unteren Fläche der eingebetteten Elektroden 11 und 12 bündig ist. In diesem Fall können die Materialien der jeweiligen Schichten die gleichen oder voneinander verschiedene sein. Insbesondere dann, wenn das Isoliermaterial den zweischichtigen Aufbau hat, besteht die zu dem Entladungsbereich freiliegende der Schichten aus einem anorganischen Material oder dergleichen, das eine hohe Beständigkeit gegenüber der Entladung hat, um die Lebensdauer des Isoliermaterials sicherzustellen, während die andere Schicht aus einem organischen Isoliermaterial bestehen kann. In jedem der Fälle (einschichtig oder zweischichtig) beträgt die Dicke des Isoliermaterials unterhalb der eingebetteten Elektroden 11 und 12 vorzugsweise nicht weniger als 1 um und nicht mehr als 500 um, besonders vorteilhaft nicht weniger als 3 um und nicht mehr als 200 um. Die Einzelheiten des mehrschichtigen Aufbaus werden nachfolgend beschrieben.
Es wird in Verbindung mit den Impedanzen der jeweiligen Stromkreise in der Entladevorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Zusammenhang zwischen der die Entladung aus lösenden, zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 angelegten Wechselspannung, der die Entladung auslösenden, zwischen die eingebettete Elektrode 11 und die freiliegende Elektrode 13 angelegten Wechselspannung und der die Entladung auslösenden, zwischen die eingebettete Elektrode 12 und die freiliegende Elektrode 13 angelegten Wechselspannung beschrieben.
Die Fig. 2 stellt eine elektrische Äquivalenzschaltung zu der in Fig. 1 gezeigten Entladevorrichtung dar, wobei Z1 eine Impedanz ist, die der elektrostatischen Kapazität der Luft zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12 in dem Entladungsweg zwischen diesen entspricht, Z2 eine Impedanz ist, die einer elektrostatischen Kapazität der Luft zwischen der eingebetteten Elektrode 11 und der freiliegenden Elektrode 13 in dem Entladungsweg zwischen diesen entspricht, und Z3 und Z4 jeweils Impedanzen sind, die den elektrostatischen Kapazitäten der Luft zwischen der eingebetteten Elektrode 12 und der freiliegenden Elektrode 13 in dem Entladungsweg zwischen diesen entsprechen. Es ist ersichtlich, daß vier mögliche Entladungswege vorliegen, nämlich eine Z1-Schleife mit der Impedanz Z1, eine Z2- Schleife mit der Impedanz Z2, eine (Z2+Z3)-Schleife mit den Impedanzen Z2 und Z3 und eine (Z2+Z4)-Schleife mit den Impedanzen Z2 und Z4. Falls bei dieser Äquivalenzschaltung die Bedingungen Z1< Z2, Z1< Z2+Z3 und Z1< Z2+Z4 erfüllt sind, erfüllt die Spannung, die zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 angelegt wird und die die Entladung auf den jeweiligen Entladungswegen auslöst, die Bedingung:
V1 < V2, V3, V4
wobei V1 eine zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 angelegte Wechselspannung ist, die die Entladung auf der Z1- Schleife auslöst,
V2 eine zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 angelegte Wechselspannung ist, die die Entladung auf der Z2- Schleife auslöst,
V3 eine zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 angelegte Wechselspannung ist, die die Entladung auf der (Z2+Z3)-Schleife auslöst, und
V4 eine zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 angelegte Wechselspannung ist, die die Entladung auf der (Z2+Z4)-Schleife auslöst.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 werden die vorstehend beschriebenen Zusammenhänge hinsichtlich der Entladungs- Auslösespannungen dadurch herbeigeführt, daß die frei liegende Elektrode 13 nur angrenzend an eine der eingebetteten Elektroden, beispielsweise der eingebetteten Elektrode 12 angebracht wird und daß eine innere Seitenfläche der freiliegenden Elektrode 13 außerhalb desjenigen Seitenrandes der eingebetteten Elektrode 12 angeordnet wird, der der eingebetteten Elektrode 11 gegenübersteht.
Es wird nun die Funktion der Entladevorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Als erstes wird die freiliegende Elektrode 13 der Entladevorrichtung 1 der isolierenden fotoleitfähigen Schicht 17 des zu ladenden Materials 2 gegenübergesetzt. Dann wird zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 durch die Wechselspannungsquelle 14 eine Wechselspannung angelegt, die nicht niedriger als die Entladungsauslösespannung ist, während zwischen die freiliegende Elektrode 13 und die leitende Schicht des zu lagenden Materials 2 durch die Gleichvorspannungsquelle 19 eine Gleichvorspannung angelegt wird. Die Wechselspannung beträgt 0,5 bis 6 kVSS, vorzugsweise 1 bis 4 kVSS, während die Gleichvorspannung 0,2 bis 4 kV, vorzugsweise 0,5 bis 2 kV beträgt. Hierbei ist anzumerken, daß zwischen einem durch die Wechselspannungsquelle 14, das Isoliermaterial 10, die eingebettete Elektrode 11 und die eingebettete Elektrode 12 gebildeten Wechselstromkreis und einem durch die Gleichvorspannungsquelle 19, die freiliegende Elektrode 13 und die leitende Schicht 18 gebildeten Gleichstromkreis eine elektrische Gleichstromisolation besteht.
Durch das Anlegen der Wechselspannung aus der Wechselspannungsquelle 14 tritt die elektrische Entladung in dem Entladungsbereich 15 auf, wodurch dort positive und negative Ionen erzeugt werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird der Fall erläutert, daß keine freiliegende Elektrode 13 vorhanden ist. Wenn die Wechselspannung zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 ohne die freiliegende Elektrode 13 angelegt wird, werden in dem Entladungsbereich 15 die Ionen erzeugt. Die erzeugten Ionen sind jedoch durch das zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12 gebildete starke elektrische Feld gebunden, so daß entsprechend der Phasenänderung der Wechselspannung die Ionen wiederholt erzeugt werden und verschwinden und es nicht möglich ist, die Ionen zu dem zu ladenden Teil 2 hin zu bewegen. Bei einem Versuch, die erzeugten Ionen herauszuziehen, wäre in Betracht zu ziehen, zwischen die eingebettete Elektrode 12 und die leitende Schicht 18 des zu ladenden Teils 2 eine Gleichvorspannung anzulegen. Falls es möglich ist, nach diesem Verfahren die erzeugten Ionen der gewünschten Polarität zu dem zu ladenden Teil 2 hin herauszuziehen, ist dies vom Standpunkt der Haltbarkeit vorzuziehen, da es nicht erforderlich ist, irgendeine freiliegende Elektrode zu benutzen. Die Erfinder haben jedoch herausgefunden und festgestellt, daß es bei diesem Aufbau nicht möglich ist, die erzeugten Ionen zu der isolierenden oder fotoleitfähigen Schicht des zu ladenden Teils 2 hin zu bewegen.
Der Grund hierfür ist im folgenden zu sehen: Als Beispiel sei angenommen, daß bei einem Versuch zum Bewegen der positiven Ionen zu dem Teil 2 an die eingebettete Elektrode 12 eine in bezug auf die leitende Schicht 18 positive Spannung angelegt wird. Das an der eingebetteten Elektrode 12 anliegende positive Potential hält dann negative Ionen an der unteren Fläche des Isoliermaterials 10 zurück. Die dort auf diese Weise gesammelten negativen Ionen bewirken eine Schwächung des elektrischen Feldes zwischen der eingebetteten Elektrode 12 und dem zu ladenden Teil 2, was zwangsläufig eine Abschwächung der durch das Anlegen der positiven Spannung erwarteten Wirkung ergibt.
Daher werden selbst dann, wenn die Vorspannung zwischen die eingebettete Elektrode 12 und die leitende Schicht 18 angelegt wird, infolge der Abschwächung des elektrischen Feldes die Ionen nicht zu dem Teil 2 hin gezogen.
Die Wechselspannung, die zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12 zu dem Zeitpunkt anliegt, an dem die Entladung zwischen der freiliegenden Elektrode 13 und der eingebetteten Elektrode 11 und zwischen der freiliegenden Elektrode 13 und der eingebetteten Elektrode 12 beginnt, ist höher als die Wechselspannung, die zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12 zu dem Zeitpunkt anliegt, an dem die Entladung angrenzend an das Isoliermaterial zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12 beginnt. Daher entsteht dann, wenn die Entladung durch das Anlegen der Wechselspannung zwischen die eingebettete Elektrode 11 und die eingebettete Elektrode 12 beginnt, angrenzend an die Fläche der freiliegenden Elektrode 13 durch das Anlegen der Wechselspannung allein mittels der Wechselspannungsquelle 14 keine Entladung. Durch den Einfluß des elektrischen Wechselfeldes durch die Wechselspannungsquelle 14 wird jedoch auch in dem Bereich außerhalb des Entladungsbereichs 15 die freiliegende Elektrode 13 in den Zustand versetzt, bei dem die Entladung leicht in der Nachbarschaft des Entladungsbereiches 15 auftritt. Dieser Zustand wird durch das Anlegen der Vorspannung zwischen die freiliegende Elektrode und die leitende Schicht 18 durch die Gleichvorspannungsquelle 19 gefördert und es tritt daher in der Nachbarschaft der freiliegenden Elektrode 13 eine Entladung auf, so daß positive und negative Ionen erzeugt werden. Diese Entladung ist im Vergleich zu der Entladung in dem Entladungsbereich 15 verhältnismäßig schwach. Wenn hierbei mit freiem Auge die Leuchterscheinung beobachtet wird, kann die Schwäche der Entladung erkannt werden. Im einzelnen wird die Beobachtung vorgenommen, wenn die Gleichvorspannungsquelle mit Strom versorgt wird und wenn die Stromzufuhr zu dieser unterbrochen wird. Wegen der Schwäche der Entladung in der Nachbarschaft der freiliegenden Elektrode 13 wird deren Oberfläche nicht durch Plasmaätzung oder Oxidation verschlechtert, die ansonsten durch den Entladevorgang verursacht wird. Daher ist die Lebensdauer der Entladevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel hoch. Wenn die freiliegende Elektrode 13 derart angeordnet wird, daß ihre innere Seitenfläche an den seitlichen Rand des Entladungsbereichs 15 angrenzt und innerhalb von diesem liegt, tritt durch die zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 angelegte Wechselspannung die Entladung auch in der Nähe der Oberfläche der freiliegenden Elektrode 13 auf. Für das Auslösen dieser Entladung ist jedoch die zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 anzulegende Wechselspannung höher als die Wechselspannung zwischen diesen für das Auslösen der Entladung zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12 und es ist daher die starke Entladung auf die Oberfläche des Isoliermaterials zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12 konzentriert und aus diesem Grund die Verschlechterung der freiliegenden Elektrode 13 bedeutend geringer als im Vergleich zu dem herkömmlichen Entlader.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, daß die Lage der freiliegenden Elektrode 13 nicht sehr viel von den Lagen der eingebetteten Elektroden 11 und 12 beabstandet ist, d. h., sie nicht außerhalb der Beeinflussung durch das Wechselfeld ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, die freiliegende Elektrode 13 in einer derartigen Lage anzuordnen, daß Voff > Von erfüllt ist, wobei Voff eine Vorspannung ist, die ohne Anlegen der Wechselspannung zwischen die eingebetteten Elektroden eine Entladung in der Nähe der freiliegenden Elektrode 13 auslöst, und Von eine Vorspannung ist, die bei anliegender Wechselspannung zwischen den eingebetteten Elektroden die Entladung in der Nähe der freiliegenden Elektrode 13 auslöst.
Andererseits werden durch das elektrische Feld, welches durch die zwischen die freiliegende Elektrode 13 und das zu ladende Teil 2 von der Gleichvorspannungsquelle 19 angelegte Vorspannung gebildet ist, die in der Nähe der freiliegenden Elektrode 13 zu dem zu ladenden Teil 2 hin gezogen und auf die Oberfläche der isolierenden fotoleitfähigen Schicht 17 des Teils 2 aufgebracht, wodurch das Teil 2 auf die Polarität der herausgezogenen Ionen aufgeladen wird. Bei dem Entladevorgang werden die durch das Anlegen der Wechselspannung zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 in dem Entladungsbereich 15 starker Entladung erzeugten Ionen kaum für das Laden des Teils 2 genutzt und die für das Laden des Teils 2 benutzten Ionen sind hauptsächlich die durch die verhältnismäßig schwache Entladung nahe an der freiliegenden Elektrode 13 erzeugten Ionen. Von diesem Gesichtspunkt gesehen wirkt die Entladung durch die Wechselspannung eher als "Stichwort" für das Erzeugen der zum Laden oder Entladen des Teils 2 nutzbaren Ionen als zum direkten Laden oder Entladen des Teils 2.
Zum Feststellen der Wirkungen der Erfindung wurde der Vergleich zwischen einer in der US-PS 4 155 093 offenbarten Entladungsvorrichtung mit der freiliegenden Elektrode und dem Entlader gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführt, die mittels der gleichen Materialien, im einzelnen mit dem Isoliermaterial aus SiO&sub2; und der freiliegenden Elektrode aus Ti hergestellt wurden, unter den Bedingungen, daß der gleiche Ladestrom abgegeben wurde, d. h., sich die gleiche Ladewirkung ergab. Die Dicke des Isoliermaterials zwischen der Elektrode und der anderen Elektrode betrug 200 um bei der herkömmlichen Vorrichtung und 10 um bei unserer Vorrichtung. Die Wechselspannung war 3 kVSS, 30 kHz bei der herkömmlichen Vorrichtung und 1,7 kVSS, 30 kHz bei der Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Wenn diese tatsächlich betrieben wurden, wurde in ungefähr 10 bis 15 Stunden kontinuierlichen Betriebes bei der herkömmlichen Vorrichtung die merkliche Verschlechterung beobachtet, die ein ungleichförmiges Laden des Teils ergab. Im Gegensatz dazu wurde bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in 300 Stunden kontinuierlichen Betriebes kaum irgendeine Verschlechterung der freiliegenden Elektrode 13 beobachtet. Es trat kein ungleichförmiges Laden auf. Selbst in dem Fall, daß die innere Seitenfläche der freiliegenden Elektrode 13 in der Nähe des Entladungsbereichs und in diesem lag, wurde in 300 Stunden kontinuierlichen Betriebes die ungleichförmige Entladung nicht beobachtet und es wurde an der Oberfläche der freiliegenden Elektrode 13 nur eine geringfügige Farbänderung ohne irgendeine merkliche Verschlechterung beobachtet.
Die Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Da dieses Ausführungsbeispiel dem vorangehenden Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Punkte gleichartig ist, wurde die ausführliche Beschreibung unter Zuordnung der gleichen Bezugszeichen zu den einander entsprechenden Elementen weggelassen. Die Entladevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat eine untere Fläche, die in der Mitte des Isoliermaterials teilweise ausgeschnitten ist, um eine Ausnehmung oder Öffnung 10' zu formen. Es ist jedoch anzumerken, daß die eingebettete Elektrode 11 und die eingebettete Elektrode 12 nicht der Luft ausgesetzt sind, sondern in das Isoliermaterial 10 eingebettet sind. Angrenzend an den Rand der Ausnehmung 10' ist die freiliegende Elektrode 13 befestigt. Wenn mittels der Wechselspannungsquelle 14 eine Wechselspannung zwischen die eingebetteten Elektroden angelegt wird, tritt die Entladung in dem in Fig. 3 mit 15 bezeichneten Bereich auf, wobei positive und negative Ionen erzeugt werden. Unter dem Einfluß des durch die Wechselspannung gebildeten elektrischen Feldes entsteht in der Nachbarschaft der freiliegenden Elektrode 13 eine verhältnismäßig schwache Entladung, so daß Ionen erzeugt werden, welche wiederum durch das zwischen der freiliegenden Elektrode 13 und der leitenden Schicht 18 gebildete elektrische Vorspannungsfeld zu der isolierenden oder fotoleitfähigen Schicht 17 des zu ladenden Teils 2 hin gezogen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Beziehung zwischen den Spannungen zum Auslösen der Entladung auf dem jeweiligen Entladungsweg genügt. Im Gegensatz zu dem Fall nach Fig. 1 ist jedoch die innere Seitenfläche der freiliegenden Elektrode 13 an einer Stelle angeordnet, die einer Stelle zwischen den inneren Seitenflächen der eingebetteten Elektroden 11 und 12 entspricht. Die Erfindung kann auf diese Weise ausgeführt werden.
Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Entladevorrichtung 31 ein Isoliermaterial 40, mindestens zwei eingebettete Elektroden 41 und 42 und eine freiliegende Elektrode 43 auf. Mittels der Entladevorrichtung 31 wird ein zu ladendes oder zu entladendes Teil 32 elektrisch geladen oder entladen. Das Teil 32 hat eine isolierende oder fotoleitfähige Schicht 47 und eine als Gegenelektrode wirkende leitende Schicht 48. Zwischen der Entladevorrichtung 31 und dem Teil 32 wird eine Relativbewegung hervorgerufen. Die Entladevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist gleichermaßen wie die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele zum elektrischen Entladen oder Laden des Teils 32 geeignet, jedoch wird im folgenden der Fall beschrieben, daß es elektrisch geladen wird.
Das Isoliermaterial 40 ist ein anorganisches festes dielektrisches Material, das gegenüber Entladung beständig ist, z. B. ein Oxid wie Glas, Keramik, SiO&sub2;, MgO und Al&sub2;O&sub3; oder ein Nitrid wie SiN und AlN. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Isoliermaterial 40 ein langgestrecktes Teil mit rechteckigem Querschnitt. Die Elektroden 41, 42 und 43 erstrecken sich über die Länge des Isoliermaterials 40. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Elektroden 41 und 42 in das Isoliermaterial 40 eingebettet und erstrecken sich im wesentlichen parallel zueinander. Die eingebetteten Elektroden 41 und 42 sind zu der unteren Fläche des Isoliermaterials 40 gemäß Fig. 4 (der dem Teil 32 gegenüberstehenden Fläche) parallel und von der unteren Fläche um verschiedene Abstände entfernt. Dies ist nicht zwangsläufig, aber vom Standpunkt der einfachen Herstellung vorzuziehen. Das Material für diese Elektroden ist Al, Cr, Au oder Ni. Es ist anzumerken, daß auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Elektroden nicht an dem zu dem Entladevorgang beitragenden Bereich freiliegen und daher dort keine Korrosion auftritt. Aus diesem Grund kann selbst bei der Verwendung der vorstehend genannten Materialien die hohe Beständigkeit erzielt werden. In Anbetracht der Beständigkeit der Isolation ist es vorzuziehen, daß der Abstand zwischen den eingebetteten Elektroden nicht weniger als 1 um, vorzugsweise 3 bis 200 um beträgt.
Die eingebetteten Elektroden 41 und 42 sind in einer derartigen Lage angeordnet, daß dann, wenn die zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 angelegte Spannung erhöht wird, bei einer vorbestimmten Entladungsauslösespannung (Einsetzspannung) eine Entladung angrenzend an einen Teil der Oberfläche des Isoliermaterials 40 auftritt. Im einzelnen treten dann, wenn durch die Wechselspannungsquelle 14 zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 eine Wechselspannung angelegt wird, die nicht niedriger als die vorbestimmte Entladungsauslösespannung ist, starke Entladungen in den mit 45 bezeichneten zwei Bereichen auf, die den Seitenflächen der eingebetteten Elektrode 42 entsprechen, die näher an der unteren Fläche liegt (der Fläche, die im wesentlichen senkrecht zu einer Linie ist, die die Elektroden 41 und 42 verbindet, an die die Wechselspannung angelegt wird), und an der unteren Fläche des Isoliermaterials 40 anliegen. Dadurch werden abwechselnd positive und negative Ionen erzeugt. Die Entladungsauslösespannung ist von dem Abstand zwischen den eingebetteten Elektroden 41 und 42, der Dicke des Isoliermaterials unterhalb der eingebetteten Elektroden und der Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials abhängig und vom Fachmann geeignet festgelegt.
Die freiliegende Elektrode 43 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an der unteren Fläche des Isoliermaterial 40 befestigt, d. h., an der Fläche, an der durch das Anlegen der Wechselspannung die Entladung auftritt. Hinsichtlich des Materials für die Elektrode 43 kann ein leitendes Metall mit hoher Beständigkeit gegenüber Korrosion und Oxidation wie beispielsweise ein Metall mit hohem Schmelzpunkt wie Ti, W, Cr, Tz, Mo, Fe, Co, Ni, Au und Pt oder eine mindestens eines dieser Metalle enthaltende Legierung oder ein Oxid hiervon verwendet werden. Die Dicke derselben beträgt 0,1 bis 100 um, vorzugsweise 0,2 bis 200 um. Die Breite derselben beträgt nicht weniger als 1 um, vorzugsweise 10 bis 500 um, und ist kleiner als die Breite der eingebetteten Elektrode 42. Die freiliegende Elektrode 43 ist angrenzend an die Mitte zwischen den Entladungsbereichen 45 und in einer derartigen Lage angeordnet, daß die Entladungsauslösespannungen zwischen ihr und der eingebetteten Elektrode 41 und zwischen ihr und der eingebetteten Elektrode 42 beide höher als die vorangehend beschriebene vorbestimmte Entladungsauslösespannung sind. Im einzelnen tritt dann, wenn durch das Anlegen der Wechselspannung zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 die Entladung in den Bereichen 45 beginnt, zwischen der freiliegenden Elektrode 43 und der eingebetteten Elektrode 41 oder zwischen der freiliegenden Elektrode 43 und der eingebetteten Elektrode 42 keine elektrische Entladung auf. Die freiliegende Elektrode 43 ist angrenzend an die Entladungsbereiche 45 angeordnet. Hierbei beinhaltet "angrenzend an die Entladungsbereiche" die Innenseite oder Außenseite derselben, wobei die Außenseite vorzuziehen ist, aber die Innenseite möglich ist, wenn sie an dem Rand des Entladungsbereichs angrenzt.
Es wird der Zusammenhang zwischen der angelegten Wechselspannung, die die Entladung zwischen den eingebetteten Elektroden 41 und 42 auslöst, der angelegten Wechselspannung, die die Entladung zwischen der eingebetteten Elektrode 41 und der freiliegenden Elektrode 43 auslöst, und der angelegten Wechselspannung, die die Entladung zwischen der eingebetteten Elektrode 42 und der freiliegende Elektrode 43 auslöst, in Verbindung mit den Impedanzen der jeweiligen Stromkreise in der Entladevorrichtung 31 gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Fig. 5 zeigt eine elektrische Äquivalenzschaltung der in Fig. 4 gezeigten Entladevorrichtung, wobei Z1 eine Impedanz ist, die der elektrostatischen Kapazität der Luft zwischen den eingebetteten Elektroden 41 und 42 auf dem Entladungsweg zwischen diesen entspricht, Z2 eine Impedanz ist, die einer elektrostatischen Kapazität der Luft zwischen der eingebetteten Elektrode 41 und der freiliegenden Elektrode 43 in dem Entladungsweg zwischen diesen entspricht, und Z3 und Z4 jeweils Impedanzen sind, die den elektrostatischen Kapazitäten der Luft zwischen der eingebetteten Elektrode 41 und der freiliegenden Elektrode 43 in dem Entladungsweg zwischen diesen bzw. zwischen der eingebetteten Elektrode 42 und der freiliegenden Elektrode 43 auf dem Entladungsweg zwischen diesen entsprechen. Es ist ersichtlich, daß vier mögliche Entladungswege vorliegen, nämlich eine Z1-Schleife, die die Impedanz Z1 enthält, eine Z2-Schleife mit der Impedanz Z2, eine (Z2+Z3)-Schleife mit den Impedanzen Z2 und Z3 und eine (Z2+Z4)-Schleife mit den Impedanzen Z2 und Z4. Wenn in dieser Äquivalenzschaltung die Bedingungen durch Z1< Z2, Z1< Z2+Z3 und Z1< Z2+Z4 erfüllt sind, genügt die Spannung, die zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 angelegt wird und die die Entladung auf den jeweiligen Entladungswegen auslöst, der Bedingung:
V1 < V2, V3, V4
wobei V1 eine zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 angelegte Wechselspannung ist, die die Entladung auf der Z1- Schleife auslöst,
V2 eine zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 angelegte Wechselspannung ist, die die Entladung auf der Z2- Schleife auslöst,
V3 eine zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 angelegte Wechselspannung ist, die die Entladung auf der (Z2+Z3)-Schleife auslöst, und
V4 eine zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 angelegte Wechselspannung ist, die die Entladung auf der (Z2+Z4)-Schleife auslöst.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 werden die vorstehend beschriebenen Zusammenhänge hinsichtlich der Entladungsauslösespannungen dadurch realisiert, daß die freiliegende Elektrode 43 anliegend an die Mitte der einen Elektrode 42 der eingebetteten Elektroden angebracht wird. Die Lage kann jedoch unter der Bedingung geändert werden, daß den vorstehenden Erfordernissen genügt ist.
Es wird nun die Funktion der Entladevorrichtung 31 gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Zuerst wird die freiliegende Elektrode 43 der Entladevorrichtung 31 der isolierenden oder fotoleitfähigen Schicht 47 des zu ladenden Teils 32 gegenübergesetzt. Dann wird mittels der Wechselspannungsquelle 44 zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 eine Wechselspannung angelegt, die nicht niedriger als die Entladungsauslösespannung ist, während mittels der Vorspannungsquelle 49 zwischen die freiliegende Elektrode 43 und die leitende Schicht des zu ladenden Teils 32 eine Vorspannung angelegt wird. Die Wechselspannung hat 0,5 bis 6 kVSS, vorzugsweise 1 bis 4 kVSS, während die Gleichvorspannung 0,2 bis 4 kV, vorzugsweise 0,5 bis 2 kV beträgt. Es wäre hier anzumerken, daß zwischen einem Wechselstromkreis, der durch die Wechselspannungsquelle 44, das Isoliermaterial 40, die eingebettete Elektrode 41 und die eingebettete Elektrode 42 gebildet ist, und einem Gleichstromkreis, der durch die Gleichstrom-Vorspannungsquelle 49, die freiliegende Elektrode 43 und die leitende Schicht 48 gebildet ist, eine elektrische Isolation für Gleichstrom besteht.
Durch das Anlegen der Wechselspannung aus der Wechselspannungsquelle 44 tritt die Entladung in dem Entladungsbereich 45 auf, wodurch dort positive und negative Ionen erzeugt werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird der Fall erläutert, daß keine freiliegende Elektrode 43 vorhanden ist. Wenn die Wechselspannung zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 ohne die freiliegende Elektrode 43 angelegt wird, werden die Ionen in dem Entladungsbereich 45 erzeugt. Die erzeugten Ionen sind jedoch durch das zwischen den eingebetteten Elektroden 41 und 42 gebildete starke elektrische Feld gebunden, so daß die Ionen entsprechend dem Phasenwechsel der Wechselspannung wiederholt erzeugt und getilgt werden und es nicht möglich ist, die Ionen zu dem zu ladenden Teil 32 zu bewegen. Als ein Versuch zum Abziehen der erzeugten Ionen wäre in Betracht zu ziehen, zwischen die eingebettete Elektrode 42 und die leitende Schicht 48 des zu ladenden Teils 32 eine Gleichvorspannung anzulegen. Falls es möglich ist, nach diesem Verfahren die erzeugten Ionen der gewünschten Polarität zu dem zu ladenden Teil 32 abzuziehen, wäre dies vom Standpunkt der Haltbarkeit vorzuziehen, da es nicht notwendig ist, irgendeine freiliegende Elektrode zu verwenden. Die Erfinder haben jedoch herausgefunden und festgestellt, daß es mit dieser Gestaltung nicht möglich ist, die erzeugten Ionen zu der isolierenden oder fotoleitfähigen Schicht des zu ladenden Teils 32 hin zu bewegen.
Der Grund hierfür ist im folgenden zu sehen: Als Beispiel sei angenommen, daß bei einem Versuch zum Bewegen der positiven Ionen zu dem Teil 32 eine in bezug auf die leitende Schicht 48 positive Spannung an die eingebettete Elektrode 42 angelegt wird. Das an der eingebetteten Elektrode 42 anliegende positive Potential hält dann negative Ionen an der unteren Fläche des Isoliermaterials 40 zurück. Die auf diese Weise dort gesammelten negativen Ionen bewirken eine Schwächung des elektrischen Feldes zwischen der eingebetteten Elektrode 42 und dem zu ladenden Teil 32, was zwangsläufig eine Schwächung der von dem Anlegen der positiven Spannung erwarteten Wirkung ergibt.
Daher werden auch dann, wenn die Vorspannung zwischen die eingebettete Elektrode 42 und die leitende Schicht 48 angelegt wird, infolge der Schwächung des elektrischen Felds Ionen nicht zu dem Teil 32 hin abgezogen.
Die zwischen den eingebetteten Elektroden 41 und 42 zum Zeitpunkt des Beginnens der Entladung zwischen der freiliegende Elektrode 43 und der eingebetteten Elektrode 41 und zwischen der freiliegende Elektrode 43 und der eingebetteten Elektrode 42 anliegende Wechselspannung ist höher als die Wechselspannung, die zwischen den eingebetteten Elektroden 41 und 42 zu dem Zeitpunkt anliegt, an dem die Entladung angrenzend an das Isoliermaterial zwischen den eingebetteten Elektroden 41 und 42 beginnt. Daher tritt dann, wenn durch das Anlegen der Wechselspannung zwischen die eingebettete Elektrode 41 und die eingebettete Elektrode 42 beginnt, allein durch das Anlegen der Wechselspannung mittels der Wechselspannungsquelle 44 keine Entladung angrenzend an die Oberfläche der freiliegenden Elektrode 43 auf. Die freiliegende Elektrode ist jedoch selbst in dem Bereich außerhalb des Entladungsbereichs 45 mittels der Wechselspannungsquelle 44 durch den Einfluß des elektrischen Wechselfeldes in den Zustand versetzt, bei dem in der Nähe des Entladungsbereichs 45 die Entladung leicht auftritt.
Dieser Zustand wird durch das Anlegen der Vorspannung zwischen die freiliegende Elektrode und die leitende Schicht 48 mittels der Gleichstrom-Vorspannungsquelle 49 gefördert und es tritt daher eine Entladung in der Nachbarschaft der freiliegenden Elektrode 43 auf, so daß positive und negative Ionen erzeugt werden. Diese Entladung ist im Vergleich zu der Entladung in dem Entladungsbereich 45 verhältnismäßig schwach. Die Schwäche der Entladung kann hierbei erkannt werden, wenn mit freiem Auge die Leuchterscheinung beobachtet wird. Im einzelnen erfolgt die Beobachtung bei dem Zuführen von Strom zu der Vorspannungsquelle und bei dem Unterbrechen der Stromzufuhr. Wegen der Schwäche der Entladung in der Nachbarschaft der frei liegenden Elektrode 43 wird die Oberfläche der freiliegenden Elektrode 43 nicht durch Plasmaätzung oder Oxidation geschädigt, die ansonsten durch den Entladevorgang verursacht wird. Daher ist die Beständigkeit der Entladevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel hoch. Wenn die freiliegende Elektrode 43 derart angeordnet ist, daß sie mit einer Seitenfläche oder mit beiden Seitenflächen an den Seitenrand des Entladungsbereichs 45 angrenzt und innerhalb desselben liegt, tritt durch die zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 angelegte Wechselspannung die Entladung auch auf der Oberfläche der freiliegenden Elektrode 43 auf. Die zum Auslösen dieser Entladung zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 anzulegende Wechselspannung ist jedoch höher als die Wechselspannung zwischen diesen für das Auslösen der Entladung zwischen den eingebetteten Elektroden 41 und 42, so daß daher die starke Entladung auf die Oberfläche des Isoliermaterials zwischen den eingebetteten Elektroden 41 und 42 konzentriert ist und aus diesem Grund die Schädigung der freiliegenden Elektrode 43 im Vergleich zu dem herkömmlichen Entlader beträchtlich gering ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht zwangsläufig, daß die freiliegende Elektrode genau unterhalb der Mitte der eingebetteten Elektrode 42 ist, aber es ist vorzuziehen, daß die Lage der freiliegenden Elektrode 43 nicht sehr weit von den Lagen der eingebetteten Elektroden 41 und 42 abweicht, d. h., daß sie nicht außerhalb der Beeinflussung durch das Wechselfeld liegt. Im einzelnen ist es vorzuziehen, die freiliegende Elektrode 43 in einer derartigen Lage anzuordnen, daß Voff > Von genügt ist, wobei Voff eine Vorspannung ist, die ohne Anlegen der Wechselspannung zwischen die eingebetteten Elektroden eine Entladung in der Nähe der freiliegenden Elektrode 43 auslöst, und Von eine Vorspannung ist, die bei dem Anliegen der Wechselspannung zwischen den eingebetteten Elektroden die Entladung in der Nachbarschaft der freiliegenden Elektrode 43 auslöst.
Andererseits werden durch das elektrische Feld, welches durch die zwischen die freiliegende Elektrode 43 und das zu ladende Teil 32 durch die Gleichstrom-Vorspannungsquelle 49 angelegte Vorspannung gebildet ist, die in der Nähe der freiliegenden Elektrode 43 erzeugten Ionen zu dem zu ladenden Teil 32 hin abgezogen und auf die Oberfläche der isolierenden oder fotoleitfähigen Schicht 47 des Teils 32 aufgebracht, wodurch das Teil 32 auf die Polarität der abgezogenen Ionen aufgeladen wird. Bei dem Entladevorgang werden die durch das Anlegen der Wechselspannung zwischen die eingebetteten Elektroden 41 und 42 in dem Bereich 45 der starken Entladung erzeugten Ionen kaum für das Laden des Teils 32 genutzt und die für das Laden des Teils 32 benutzten Ionen sind hauptsächlich die durch die an die freiliegende Elektrode 43 angrenzende, verhältnismäßig schwache Entladung erzeugten Ionen. Von diesem Standpunkt gesehen wirkt die Entladung durch die Wechselspannung eher als "Stichwort" für die Erzeugung der zum Laden oder Entladen des Teils 32 nutzbaren Ionen als zum direkten Laden oder Entladen des Teils 32.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde das Isoliermaterial 40 als ein einstückiges Teil beschrieben, jedoch ist dies nicht immer notwendig. Als Alternative kann ein Aufbau aus zwei oder drei Schichten verwendet werden, bei dem zwischen dem Isoliermaterial 40 und/oder der oberen oder unteren Fläche der eingebetteten Elektrode 41 mehrere Isolierteile miteinander verbunden sind. In diesem Fall können die Materialien für die jeweiligen Schichten die gleichen oder voneinander verschiedene sein. Wenn der Aufbau mit zwei oder drei Schichten verwendet wird, wird die (in der Figur unterste) Isolierschicht, die der Entladung ausgesetzt ist, aus einem anorganischen Material mit hoher Beständigkeit gegenüber der Entladung hergestellt, um die Lebensdauer des Isoliermaterials sicherzustellen, während als Material für die andere Isolierschicht bzw. die anderen Isolierschichten ein organisches Isoliermaterial verwendet wird. In einem jeden Fall beträgt bei dem einstückigen Aufbau oder dem Aufbau mit zwei oder drei Schichten die Dicke der Isolierschicht unterhalb der eingebetteten Elektroden nicht weniger als 1 um und nicht mehr als 500 um, vorzugsweise nicht weniger als 3 um und nicht mehr als 200 um.
Zum Bestätigen der Wirkungen der Erfindung wurde unter den Bedingungen, daß der gleiche Ladestrom abgegeben wurde, d. h., die gleiche Ladewirkung erzielt wurde, der Vergleich zwischen einer in der US-PS 4 155 093 offenbarten Entladevorrichtung mit der freiliegenden Elektrode und dem Entlader gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführt, die mit den gleichen Materialien hergestellt waren, nämlich im einzelnen mit dem Isoliermaterial SiO&sub2; und der freiliegenden Elektrode aus Ti. Die Dicke des Isoliermaterials zwischen der Elektrode und der anderen Elektrode betrug bei der herkömmlichen Vorrichtung 200 um und bei unserer Vorrichtung 10 um. Die Wechselspannung war bei der herkömmlichen Vorrichtung 3 kVSS bei 30 kHz und bei der Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel 1,3 kVSS bei 30 kHz. Wenn diese Vorrichtungen tatsächlich betrieben wurden, wurde bei der herkömmlichen Vorrichtung in ungefähr 10 bis 15 Stunden ständigen Betriebes die merkliche Schädigung beobachtet, die eine ungleichförmige Ladung des Teils ergab. Im Gegensatz dazu wurde bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung innerhalb von 300 Stunden des ständigen Betriebes kaum irgendeine Schädigung der freiliegenden Elektrode 43 beobachtet. Es trat kein ungleichförmiges Laden auf. Selbst in dem Fall, daß die innere Seitenfläche der freiliegenden Elektrode 43 in der Nähe und innerhalb des Entladungsbereichs lag, wurde in 300 Stunden des kontinuierlichen Betriebes die ungleichförmige Entladung nicht festgestellt und es wurde nur eine geringfügige Farbänderung an der Oberfläche der freiliegenden Elektrode 43 ohne irgendeine merkliche Verschlechterung beobachtet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die freiliegende Elektrode 43 direkt an der unteren Fläche des Isoliermaterials 40 befestigt, jedoch ist dies nicht immer notwendig. Als Alternative kann sie eine Spanndrahtelektrode sein, die zwischen der unteren Fläche und der Oberfläche der isolierenden oder fotoleitfähigen Schicht 47 in einer derartigen Lage angeordnet ist, daß der in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Beziehung zwischen den Entladungsauslösespannungen genügt ist. Die Drahtelektrode kann an der Entladevorrichtung 31 nahe an deren Längsenden befestigt sein oder von einem anderen Element oder anderen Elementen gehalten sein.
Die Fig. 6 und 7 zeigen andere Ausführungsbeispiele der Entladevorrichtung. Das Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen das gleiche wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Dies wird verständlich, wenn eine vertikale Mittellinie O gezogen wird und nur eine Hälfte betrachtet wird. Daher wird zur Vereinfachung die ausführliche Erläuterung unter Zuordnung der gleichen Bezugszeichen zu den einander entsprechenden Elementen weggelassen.
Bei irgendeinem der vorangehenden Ausführungsbeispiele ist die an die eingebetteten Elektroden angelegte Spannung nicht auf eine gewöhnliche Wechselspannung mit Sinuskurvenform begrenzt, sondern es ist eine Impulskurvenform, eine Rechteckwellenkurvenform oder eine Dreieckwellenkurvenform anwendbar, falls angrenzend an die freiliegende Elektrode ein elektrisches Wechselfeld gebildet werden kann.
Die zwischen die freiliegende Elektrode und das zu ladende oder zu entladende Teil angelegte Vorspannung ist nicht notwendigerweise eine Gleichvorspannung, sondern kann eine Wechselvorspannung sein. Das Anlegen der Wechselvorspannung kann angewandt werden, wenn das Teil elektrisch entladen wird. Auch in diesem Fall können die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Wirkungen erzielt werden. Hinsichtlich der Vorspannung ist es erforderlich, daß zwischen der freiliegenden Elektrode und dem zu ladenden oder zu entladenden Teil ein derartiges elektrisches Feld gebildet wird, daß von den durch die Entladung erzeugten positiven und negativen Ionen die Ionen mit einer vorbestimmten Polarität zu dem zu ladenden oder zu entladenden Teil bewegt werden und als Ergebnis das Teil auf die vorbestimmte Polarität entladen oder geladen wird.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung sind die eingebetteten Elektroden erfindungsgemäß durch das Isoliermaterial abgedeckt, so daß die Haltbarkeit der Entladevorrichtung beträchtlich verbessert ist. Ferner besteht zwar die Möglichkeit, daß die Vorrichtung wegen des Aufladens des die Elektroden enthaltenden Isoliermaterials das Teil nicht laden oder entladen kann, jedoch macht es das Anbringen der freiliegenden Elektrode und das Anlegen der Vorspannung an diese möglich, die Ionen abzuziehen. Es wäre anzumerken, daß an der freiliegenden Elektrode keine starke Entladung auftritt, so daß auch die Haltbarkeit der freiliegenden Elektrode hoch ist. Daher kann eine Entladevorrichtung geschaffen werden, die ein Teil wirkungsvoll und gleichmäßig entlädt oder lädt.
Es wird ein weiter verbessertes Ausführungsbeispiel beschrieben. Die einzelnen Punkte der Verbesserung sind auch bei irgendeiner der in Verbindung mit den Fig. 1, 3, 4, 6 und 7 beschriebenen Entladevorrichtungen anwendbar. Als repräsentativ wird im folgenden die Gestaltung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 beschrieben.
Die Fig. 8, 9, 10 und 11 stellen ein erstes verbessertes Ausführungsbeispiel dar, bei dem zum Erwärmen des Isoliermaterials 10 in der Entladevorrichtung 1 Heizelemente 20, 21, 22 und 23 verwendet sind. Gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung wurde die Beständigkeit gegenüber der durch die Entladung verursachten Korrosion der Elektrode merklich verbessert. Andererseits besteht jedoch ein anderes Problem durch die Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Elektrode oder des Isoliermaterials. Wenn die Entladevorrichtung nicht genutzt wird, lagert sich manchmal die in der Umgebungsluft enthaltene Feuchtigkeit auf der Oberfläche des Isoliermaterials und/oder der Elektrode ab. Wenn dies auftritt, tritt ein Problem insofern auf, daß selbst bei dem Zuführen von Strom zu dem Entlader die Entladung nicht auftritt, solange nicht die Feuchtigkeit von der Oberfläche der Elektrode und der Oberfläche des Isoliermaterials entfernt ist. Aus diesem Grund ist es sehr schwierig, die Entladung unmittelbar nach der Stromversorgung auszulösen, wenn die Feuchtigkeit der Umgebungsluft hoch ist oder die Vorrichtung beschlagen ist, wenn sie kalt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird dieses Problem dadurch gelöst, daß das Isoliermaterial mittels eines Heizelementes erwärmt wird.
Gemäß Fig. 8 und 9 sind die Heizelemente 20 und 21 in das Isoliermaterial 10 eingebettet. Die Heizelemente 20 und 21 bestehen aus einem Material, das von demjenigen der Elektroden 11 und 12 verschieden ist und das Manganin, C, W, NiCr, Ta, Ti oder SiC mit hohem spezifischem Widerstand sein kann, welches beispielsweise aufgedampft und geätzt wird. Der Widerstandswert ist von der Wärmekapazität der Entladevorrichtung und der angelegten Spannung abhängig, kann aber zwischen einigen Ohm und einigen hundert Ohm betragen. An die Heizelemente wird eine Wechselspannung oder eine Gleichspannung angelegt, die von der zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 angelegten Wechselspannung und auch von der an die freiliegende Elektrode 13 angelegten Vorspannung unabhängig ist. Durch das Anlegen dieser Spannung erzeugen die Heizelemente 20 und 21 Wärme, da der Widerstandswert hoch ist. Da die ganze Oberfläche des Heizelements 20 mit dem Isoliermaterial 10 in Berührung ist, ist der Wirkungsgrad bei der Wärmeübertragung sehr hoch und daher wird das Isoliermaterial 10 und infolgedessen die Entladevorrichtung 1 schnell erwärmt und getrocknet. Auf diese Weise wird der Entladungsvorgang ohne Schwierigkeiten ausgelöst.
Nach Fig. 9 liegen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 und das Heizelement 21 auf der gleichen Ebene, so daß sie bei dem Herstellungsprozeß gleichzeitig gebildet werden. Infolgedessen kann die Dicke der Vorrichtung verringert werden. Zu einem weiteren Verbessern der leichten Herstellung wird für das Heizelement und für die eingebetteten Elektroden das gleiche Material benutzt.
Gemäß Fig. 10 und 11 sind die Heizelemente 22 und 23 an einer Außenfläche des Isoliermaterials 10 angebracht. Die Heizelemente 22 und 23 sind direkt an dem Isoliermaterial 10 ohne irgendein Klebemittel oder dergleichen dazwischen befestigt. Nach Fig. 10 ist es auf der gleichen Seite wie die freiliegende Elektrode 13 befestigt, während es nach Fig. 11 an der gegenüberliegenden Seite befestigt ist. Die Heizelemente 22 und 23 können aus Manganin, C, W, NiCr, Ta, Ti, SiO oder dergleichen bestehen, das aufgedampft und geätzt ist. Oder es kann ein elektrisch leitender Lack, der Kohle- oder Metallpulver oder dergleichen enthält, das in ein mittels eines Lösungsmittels gelöstes wärmehärtendes Harzmaterial eingemischt ist, mit einem Druckverfahren wie Siebdruck oder dergleichen verwendet werden. Zum Hervorrufen der Erwärmung wird wie im Falle der Ausführungsbeispiele nach Fig. 8 und 9 an die Heizelemente 22 und 23 eine Wechselspannung oder eine Gleichspannung angelegt. Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 10 und 11 sind die Heizelemente in direkter Berührung zur Oberfläche des Isoliermaterials ohne das Klebemittel oder dergleichen dazwischen, so daß die Wärmeübertragung aus dem Heizelement wirkungsvoll ist.
Gemäß dem ersten verbesserten Ausführungsbeispiel wird die Wärme wirkungsvoll und schnell zu dem Isoliermaterial übertragen, so daß die Temperatur der Oberfläche der Entladevorrichtung, insbesondere die Temperatur der Oberfläche, an der die Entladung auftritt, augenblicklich erhöht wird, so daß die Feuchtigkeit auf der Oberfläche des Isoliermaterials schnell verdampft, um den Entladevorgang zu ermöglichen.
Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel betrifft die Beschreibung die Feuchtigkeit, die in der Luft enthalten ist und die auf der Entladevorrichtung abgelagert ist. Es kann jedoch eine andere Substanz abgelagert sein. Falls beispielsweise die Substanz, die den Flächenwiderstand des Isoliermaterials verringert, auf der Oberfläche desselben abgelagert ist, auf der die Wechselentladung auftritt, nämlich beispielsweise ein Produkt oder Produkte der Entladung wie Ammoniak und Salpetersäure abgelagert sind, wird der Flächenwiderstand der Oberfläche des Isoliermaterials etwas verringert. In dem Bereich, in dem der Flächenwiderstand verringert ist, wird die Wechselentladung merklich ungleichmäßig, was eine ungleichförmige Entladung ergibt. Auch in diesem Fall ist das Erwärmen des Isoliermaterials durch das Heizelement zum Vergleichmäßigen des Entladevorgangs vom Anfangszustand an wirkungsvoll.
Es wird nun ein zweites verbessertes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die Entladevorrichtung mit dem Heizelement versehen ist und bei dem ein Temperaturmeßfühler zum Erfassen der Temperatur des Isoliermaterials oder an dem Isoliermaterial zusammen mit einer Einrichtung zum Steuern der von dem Heizelement erzeugten Wärme entsprechend dem Erfassungsergebnis vorgesehen ist.
Der Meßfühler und die Steuereinrichtung werden bei einem Beispiel der Anwendung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 11 beschrieben. Gemäß der Darstellung in Fig. 12 ist das Isoliermaterial 10 mit einem Temperaturmeßelement (einem Temperaturfühler) 25 an der in dieser Figur gezeigten Stelle versehen. Andererseits wird das Heizelement 23 mit Strom aus der Stromquelle 24 für das Heizelement gespeist. Das Temperaturmeßelement 25 erzeugt ein Ausgangssignal, das zu einer Steuereinrichtung 26 übertragen wird. Die Steuereinrichtung 26 steuert die Stromzufuhr zu dem Heizelement 23 entsprechend dem Ausgangssignal des Temperaturmeßelements 25, um die Wärmemenge zu steuern, die von dem Heizelement 23 erzeugt wird, welches ein Heizwiderstand ist.
Es wird der Vorgang der Temperaturerfassung und der Wärmesteuerung beschrieben. Das Heizelement 23 erwärmt das Isoliermaterial 10 derart, daß die Temperatur an der Entladungsfläche 10a eine derartige Temperatur erreicht, daß sich eine stabile und gleichförmige Entladung ergibt. Dabei wird durch das Temperaturmeßelement 25 die Temperatur des Isoliermaterials 10 oder die Temperatur nahe an der Entladungsfläche 10a des Isoliermaterials 10 erfaßt. Falls die Temperatur gemessen wird, die die stabile und gleichförmige Entladung ergibt, erzeugt die Steuereinrichtung 26 ein Signal zum Unterbrechen der Stromzufuhr zu dem Heizelement aus der Stromquelle 24 oder es wird der Strom zum Heizelement derart gesteuert, daß die Temperatur der Entladungsfläche oder die Temperatur nahe an dieser auf der richtigen Temperatur gehalten wird. Die Steuerschaltung kann von bekannter Art sein.
Die Fig. 13 ist eine grafische Darstellung, die die Änderung der Temperatur der Oberfläche des Isoliermaterials vom Beginn des Erwärmens an bis zu der Solltemperatur für die stabile Entladung in der Entladevorrichtung mit dem Temperaturmeßelement 25 und der Steuereinrichtung 26 bzw. in der Vorrichtung ohne diese veranschaulicht. Die Kurve b stellt den Fall der Entladevorrichtung ohne Wärmeregelung dar und zeigt, daß eine Zeitspanne Tb bis zum Erreichen der gleichmäßigen Solltemperatur benötigt wird (des stabilisierten Zustands hinsichtlich der Oberflächentemperatur). Wenn die Umgebungstemperatur höher oder niedriger ist, ist die Temperatur zum Zeitpunkt Tb gegenüber der Solltemperatur beträchtlich versetzt, wie es durch die gestrichelten Kurven b' und b'' dargestellt ist. Daher wird ohne die Steuerschaltung das Heizelement 23 mit einem konstanten Strom gespeist, der eine konstante Wärmemenge ergibt, so daß daher ein längerer Zeitabschnitt bis zum Erreichen des stabilen Zustands erforderlich ist und außerdem die Oberflächentemperatur von der Solltemperatur abweicht, wenn sich die Umgebungsbedingung ändert oder wegen der unvermeidbaren Streuung der Heizelemente. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, unter allen Umgebungsbedingungen die Zustände stabiler Entladung zu schaffen. Bei der in Fig. 12 gezeigten Entladevorrichtung wird die Oberflächentemperatur des Isolierteils 10 tatsächlich gemessen und die von dem Heizelement 23 erzeugte Wärmemenge wird durch die Steuereinrichtung 26 entsprechend der Erfassung geregelt. Daher ist es unabhängig von der Änderung der Umgebungsbedingungen und den unvermeidbaren Abweichungen der Heizelemente möglich, die Oberflächentemperatur auf der Solltemperatur zu halten, die für das Stabilisieren der Entladung anzustreben ist. Da ferner die erzeugte Wärmemenge geregelt werden kann, ist es möglich, den Strom selektiv zuzuführen oder zu unterbrechen oder derart zu regeln, daß im Anfangszustand des Erwärmens ein stärkerer Strom (eine größere Wärmemenge) geliefert wird und nach dem Messen der Solltemperatur der Strom (die Wärmemenge) zum Einhalten der Solltemperatur geregelt wird. Daher ist gemäß der Darstellung durch a in Fig. 13 zum Erreichen der Solltemperatur eine kürzere Zeitspanne Ta ausreichend. Auf diese Weise kann die Aufwärm- oder Wartezeit verkürzt werden, die nach dem Einschalten der Stromversorgung wie im Falle der in einem Kopiergerät oder einem elektrostatischen Drucker oder dergleichen verwendeten Entladevorrichtung erforderlich ist, und daher die Zeit verkürzt werden, die bis zum Ermöglichen des Bilderzeugungsvorgangs benötigt wird.
Das in Fig. 12 gezeigte Heizelement 23 ist das Widerstands- Heizelement, bei dem die Wärmeerzeugung durch die Widerstandsverluste genutzt wird, aber es ist auch ein anderes Heizelement brauchbar, wie ein dielektrisches Element, bei dem die dielektrischen Verluste genutzt werden.
Die Lage des Heizelements ist nicht auf die in Fig. 12 dargestellte beschränkt, sondern kann auch die in Fig. 8, 9 oder 10 gezeigte sein. In einem jeden Fall kann durch das Anordnen des Heizelementes nahe an dem Entladungsbereich unter der Bedingung, daß es nicht durch die Entladung zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12 beeinflußt wird, die Oberflächentemperatur des Entladungsbereichs schnell erhöht werden. Insbesondere ist es gemäß Fig. 8 und 9 vorzuziehen, daß das Heizelement in das Isoliermaterial 10 eingebettet ist, da dann das Heizelement durch das Isoliermaterial geschützt ist, so daß die infolge der Feuchtigkeit oder der Entladungsprodukte mögliche Schädigung des Heizelements nicht auftritt, wodurch die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Heizelements merklich erhöht sind.
Die Fig. 14 zeigt die Entladevorrichtung, in der eine der Elektroden auch als Heizelement wirkt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die freiliegende Elektrode 13 durch einen Widerstand gebildet und es wird die durch den Strom über den Widerstand erzeugte Wärme genutzt. Als Alternative kann mindestens eine der eingebetteten Elektroden als Heizelement benutzt werden. Es ist anzumerken, daß im Falle der Fig. 14 das Heizelement am engsten an den Entladungsbereich angesetzt werden kann und daher der benötigte Bereich des Isoliermaterials schnell erwärmt werden kann, so daß ein geringer Stromverbrauch ausreichend ist. Daher ist von diesem Standpunkt gesehen diese Anordnung am wirkungsvollsten.
Die Lage des Temperaturmeßelements 25 ist nicht auf die in Fig. 12 dargestellte eingeschränkt, sondern es kann an einer derartigen Stelle angeordnet sein, daß die Temperatur zumindest des Entladungsbereichs richtig erfaßt wird. Ferner kann das Temperaturmeßelement 25 ein Kontaktelement oder ein berührungsloses Element sein.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann bei dem zweiten verbesserten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem weiten Bereich von Umgebungsbedingungen die stabile und gleichförmige Entladung schnell und wirkungsvoll eingeleitet werden. Wenn das Heizelement ständig mit Strom gespeist wird, muß die Entladevorrichtung, die für die Entladung durch einen schwachen Strom und daher mit geringerem Leistungsverbrauch geeignet ist, eine höhere Leistung verbrauchen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch das Heizelement auf genaue Weise entsprechend dem Meßelement geregelt, so daß der Leistungsverbrauch verringert werden kann.
Es wird ein weiter verbessertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Wenn das Teil unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Entladevorrichtung geladen werden soll, können zum Erzielen einer gleichförmigen Entladung die Umgebungsbedingungen um den Entladungsbereich herum nicht außer Acht gelassen werden. Ein drittes, ein viertes, ein fünftes und ein sechstes verbessertes Ausführungsbeispiel, die nunmehr beschrieben werden sollen, sind zur Abgabe einer konstanten Ladungsmenge an das Teil unter beliebigen Bedingungen, d. h., ohne Beeinflussung durch die Änderung der Umgebungsbedingungen geeignet.
Die Fig. 15 zeigt ein drittes verbessertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Spannungspegel der zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 angelegten Wechselspannung geregelt wird, um den konstanten Ladestrom zu erhalten. D.h. , wenn durch das Anlegen der Vorspannung die Ionen mit der gewünschten Eigenschaft zu dem zu ladenden Teil 2 bewegt werden, wird mittels einer Strommeßschaltung 27 der Ladestrom erfaßt, entsprechend dem eine Konstantstrom-Regelschaltung 28 den Pegel der von der Wechselspannungsquelle 14 abgegebenen Spannung steuert. Durch Ändern des Wechselspannungspegels kann das Ausmaß der Entladung zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12 geändert werden. Daher ist es möglich, den Wechselspannungspegel derart zu steuern, daß der Ladestrom zu dem zu ladenden Teil auf einem vorbestimmten Pegel gehalten wird. Selbst wenn sich dann die Umgebungsfeuchtigkeit oder die Temperatur nahe an dem Entladungsbereich ändert, d. h., eine Änderung irgendeines Faktors auftritt, der die Ionenerzeugungsmenge beeinflussen kann, ändert sich nicht die Menge erzeugter Ionen, wodurch die Abweichung des Ladestroms aufgehoben werden kann.
Die Fig. 16 zeigt die sich durch die Änderung der Temperatur der Entladungsfläche ergebende Änderung des Ladestroms, wenn der Ladestrom nicht stabilisiert ist. Das Isoliermaterial 10 der Ladevorrichtung 1 bestand aus SiO&sub2; mit 10 um Dicke und die Ladevorrichtung 1 und der Entladungsbereich 15 wurden mittels eines nicht dargestellten Heizelements von der Rückseite des Isoliermaterials 10 her erwärmt. Die verwendete Wechselspannung betrug 2 kVSS mit der Frequenz 30 kHz. Die angelegte Vorspannung betrug ±1kV. Der Abstand zwischen der freiliegenden Elektrode 13 und dem Teil 2 wurde auf 1 mm eingestellt. Es wurde der Ladestrom zu einer Flächeneinheit (1 cm²) des Teils 2 gemessen. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß dann, wenn die Temperatur von 50ºC auf 200ºC angestiegen ist, der Ladestrom ungefähr 1,5-mal bis 2,0-mal stärker ist. Diese sich durch den Anstieg der Entladungsflächentemperatur ergebende beträchtliche Anstieg des Ladestroms ist eine Eigenschaft der Ladevorrichtung dieser Art.
Auf diese Weise wurde herausgefunden, daß sich der Ladestrom beträchtlich ändert, wenn der Entladevorgang durch die Umgebungsbedingungen wie die Feuchtigkeit oder dergleichen (ohne Erwärmung) beeinflußt wird, wenn zum Stabilisieren der Entladung ein Heizelement eingesetzt wird oder wenn zum Verringern der Erzeugung von Ozon die Temperatur erhöht wird. Daher ist ohne die Ladestromregelung gemäß Fig. 15 bei der in einem elektrofotografischen Kopiergerät oder in einem Gerät zur elektrostatischen Aufzeichnung eingesetzten Ladevorrichtung der Ladestrom beträchtlich instabil.
Die Fig. 17 zeigt den Zusammenhang zwischen der Wechselspannung und der Entladungsflächentemperatur bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem der Ladestrom geregelt wird. Es ist ersichtlich, daß dann, wenn der Ladestrom auf ± 4 uA/cm² eingestellt ist, sich die Wechselspannung entsprechend der Temperaturänderung sehr stark ändert, d. h., von ungefähr 2,1 kVSS bei 50ºC bis 1,7 kVSS bei 200ºC. Daher muß zum Einstellen des konstanten Stroms die Wechselspannung in diesem breiten Bereich gesteuert werden. Somit ist ersichtlich, daß die Entladevorrichtung dieser Art gegen die bei der herkömmlichen Coronaentladevorrichtung kein Problem darstellende Temperaturänderung empfindlich ist, da sie zu der Änderung des Ladestroms führt, und daß irgendeine Einrichtung für das Liefern des konstanten Stroms bei dieser Entladevorrichtung wichtig ist.
Die Fig. 18 ist ein Blockschaltbild, das die Wechselspannungsquelle, die Vorspannungsquelle, die Meßschaltung und die Steuerschaltung zeigt, die in der Ladevorrichtung nach Fig. 15 verwendet sind. Entsprechend dem mittels der Strommeßschaltung 27 erfaßten Ladestrom wird durch die Steuerschaltung 28 der Verstärkungsgrad einer Wechselspannungsverstärkerschaltung in der Wechselspannungsquelle 14 derart gesteuert, daß die Ausgangsspannung der Wechselspannungsquelle 14 zur Abgabe eines vorbestimmten konstanten Ladestroms geregelt wird.
Die Einrichtung zum Konstanthalten des Ladestroms ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern es kann grundlegend die Ladevorrichtung mit irgendeiner Einrichtung zum Erfassen des Ladestroms zu dem zu ladenden Teil und zum der Erfassung entsprechender Regelung der Wechselspannung für das Konstanthalten des Ladestroms unabhängig von den Entladungsbedingungen ausgestattet sein. Die Konstantstromregelung ist vielmehr der Ladevorrichtung dieser Art eigentümlich, bei der die Menge an erzeugten Ionen bei einem konstanten externen elektrischen Feld durch die Vorspannung derart geregelt wird, daß sie den konstanten Ladestrom ergeben, und daher grundlegend von dem Konstantstromregelverfahren in einer herkömmlichen Corona-Ladevorrichtung verschieden, bei der die Corona-Entladespannung geregelt wird.
Nach Fig. 18 ist in der Vorspannungsquelle 19 eine Konstantspannungsregelschaltung zum Konstanthalten der Vorspannung eingesetzt, jedoch ist dies nicht immer erforderlich.
Die Fig. 19 zeigt ein viertes verbessertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Frequenz der zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 angelegten Wechselspannung gesteuert wird, um den konstanten Ladestrom zu erhalten. D.h., wenn durch das Anlegen der Vorspannung die Ionen mit der gewünschten Eigenschaft zu dem zu ladenden Teil 2 bewegt werden, wird mittels einer Strommeßschaltung 27 der Ladestrom gemessen, gemäß dem eine Konstantstromregelschaltung 28 die Frequenz steuert, die von der Wechselspannungsquelle 14 abgegeben wird, im einzelnen die Schwingungsfrequenz der Wechselspannungs-Oszillatorschaltung in dieser. Durch Ändern des Wechselspannungspegels kann das Ausmaß der Entladung zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12 geändert werden. Daher ist es möglich, den Wechselspannungspegel derart zu steuern, daß der Ladestrom zu dem zu ladenden Teil auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Selbst wenn sich dann die Umgebungsfeuchtigkeit oder die Temperatur an dem Entladungsbereich ändert, d. h., eine Änderung irgendeines Faktors auftritt, der die Ionenerzeugungsmenge beeinflussen kann, ändert sich nicht die Menge erzeugter Ionen, wodurch die Abweichung des Ladestroms aufgehoben werden kann.
Die Fig. 20 zeigt den Zusammenhang zwischen der Frequenz der Wechselspannung und der Entladungsflächentemperatur bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem der Ladestrom geregelt wird. Es ist ersichtlich, daß dann, wenn der Ladestrom auf ± 4 uA/cm² eingestellt ist, sich die Frequenz der Wechselspannung entsprechend der Temperaturänderung sehr stark ändert, d. h., von ungefähr 35 kHz bei 50ºC auf 20 bis 25 kHz bei 200ºC. Daher muß zum Erhalten des konstanten Stroms die Frequenz der Wechselspannung in diesem breiten Bereich gesteuert werden. Somit ist ersichtlich, daß die Entladungsvorrichtung dieser Art gegen die bei der herkömmlichen Corona-Entladevorrichtung kein Problem darstellende Temperaturänderung empfindlich ist, da sie zur Änderung des Ladestroms führt, und daß irgendeine Einrichtung zum Erhalten des konstanten Stroms bei dieser Entladevorrichtung wichtig ist.
Die Einrichtung zum Konstanthalten des Ladestroms ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern es kann grundlegend die Ladevorrichtung mit irgendeiner Einrichtung zum Messen des Ladestroms zu dem zu ladenden Teil und zum der Messung entsprechenden Steuern der Frequenz der Wechselspannung für das Konstanthalten des Ladestroms unabhängig von den Entladungsbedingungen ausgestattet sein. Die Konstantstromregelung ist vielmehr ähnlich wie die Spannungsregelung der Ladevorrichtung dieser Art eigentümlich, bei der die Menge von erzeugten Ionen bei einem konstanten externen elektrischen Feld durch die Vorspannung derart gesteuert wird, daß sich der konstante Ladestrom ergibt, und daher grundlegend von dem Konstantstromregelverfahren bei einer herkömmlichen Corona-Ladevorrichtung verschieden, bei der die Corona-Entladespannung gesteuert wird.
Gemäß Fig. 19 wird in der Vorspannungsquelle 19 eine Konstantspannungsregel-Schaltung zum Konstanthalten der Vorspannung verwendet, jedoch ist dies nicht immer erforderlich.
Die Fig. 21 zeigt ein fünftes verbessertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zum Erhalten des konstanten Ladestroms der Spannungspegel der zwischen die freiliegende Elektrode 13 und das Teil 2 angelegte Vorspannung gesteuert wird. D.h., wenn durch das Anlegen der Vorspannung die Ionen mit der gewünschten Eigenschaft zu dem zu ladenden Teil 2 bewegt werden, wird mittels einer Strommeßschaltung 27 der Ladestrom erfaßt, gemäß dem eine Konstantstromregelschaltung 28 den Pegel der von der Vorspannungsquelle 19 abgegebenen Spannung steuert, im einzelnen die in Fig. 22 gezeigte Impulsbreitenmodulationsschaltung (PWM-Schaltung bzw. Impulsbreitensteuerschaltung). Daher ist es möglich, den Vorspannungspegel derart zu steuern, daß der Ladestrom zu dem zu ladenden Teil auf einem vorbestimmten Pegel gehalten wird. Selbst wenn sich dann die Umgebungsfeuchtigkeit oder die Temperatur nahe an dem Entladungsbereich ändert, d. h., eine Änderung irgendeines Faktors auftritt, der die Ionenerzeugungsmenge beeinflussen kann, ändert sich nicht die Menge erzeugter Ionen, wodurch die Abweichung des Ladestroms aufgehoben werden kann.
Die Fig. 23 zeigt den Zusammenhang zwischen der Vorspannung und der Entladungsflächentemperatur bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem der Ladestrom geregelt wird. Es ist ersichtlich, daß dann, wenn der Ladestrom auf ±4 uA/cm² eingestellt ist, sich die Vorspannung entsprechend der Temperaturänderung sehr stark ändert, d. h., von ungefähr ±1 kV bei 50ºC auf ±700 bis 800 V bei 200ºC. Daher muß zum Erhalten des konstanten Stroms die Vorspannung in diesem breiten Bereich gesteuert werden. Somit ist ersichtlich, daß die Entladevorrichtung dieser Art gegen die bei der herkömmlichen Corona-Entladevorrichtung kein Problem darstellende Temperaturänderung empfindlich ist, da sie zu der Änderung des Ladestroms führt, und daß irgendeine Einrichtung für das Liefern des konstanten Stroms bei dieser Entladevorrichtung wichtig ist.
Die Einrichtung zum Konstanthalten des Ladestroms ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern es kann grundlegend die Ladevorrichtung mit irgendeiner Einrichtung zum Erfassen des Ladestroms zu dem zu ladenden Teil und zum der Erfassung entsprechenden Steuern der Vorspannung zum von den Entladungsbedingungen unabhängigen Konstanthalten des Ladestroms ausgestattet sein. Die Konstantstromregelung ist vielmehr ähnlich wie bei der Spannungs- oder Frequenzsteuerung der Ladevorrichtung dieser Art eigentümlich, bei der aus der Menge erzeugter Ionen durch die Vorspannung eine gewünschte Menge abgezogen wird, um den konstanten Ladestrom zu erhalten, und daher grundlegend von dem Konstantstromregelverfahren bei einer herkömmlichen Corona-Ladevorrichtung verschieden, bei der die Corona- Entladespannung gesteuert wird.
Bei dem vierten oder fünften verbesserten Ausführungsbeispiel wurde die Beschreibung bezüglich der Änderung des Ladestroms für den Fall weggelassen, daß die Konstantstromregelung nicht angewandt wird. Wenn bei irgendeinem dieser Ausführungsbeispiele die Konstantstromregelung nicht verwendet wird, ergibt sich der gleiche Zustand.
Die Fig. 24 zeigt ein sechstes verbessertes Ausführungsbeispiel, das eine Erweiterung des fünften Ausführungsbeispiels ist. Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel wird die durch die Vorspannungsquelle 19 angelegte Vorspannung entsprechend dem mittels der Meßschaltung 27 erfaßten Ladestrom innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zum Erhalten des konstanten Ladestroms gesteuert, wobei dann, wenn eine Steuerung außerhalb des Bereiches erforderlich ist, der Spannungspegel oder die Frequenz der durch die Wechselspannungsquelle 14 zwischen die eingebetteten Elektroden 11 und 12 angelegten Wechselspannung zum Erhalten des konstanten Ladestroms gesteuert wird.
Bei der in Fig. 24 gezeigten Vorrichtung wird die Vorspannung an die freiliegende Elektrode 13 zum Abziehen der positiven Ionen angelegt. Mittels der Strommeßschaltung 27 wird der Ladestrom gemessen und mittels der Regelschaltung 28 wird entsprechend dem gemessenen Ladestrom die Vorspannung der Vorspannungsquelle 19 derart gesteuert, daß das externe elektrische Feld zum Halten des Ladestroms auf einem vorbestimmten konstanten Wert geändert wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt eine obere Grenze des steuerbaren Bereichs der Vorspannung vor. Wenn der vorbestimmte Ladestrom selbst dann nicht erreicht wird, wenn durch die Regelschaltung 28 die Vorspannung auf deren oberen Grenzwert erhöht wird, erfolgt eine weitere Regelung durch Steuern des Spannungspegels der Wechselspannungsquelle 14 zum Ändern des elektrischen Wechselfeldes zwischen den eingebetteten Elektroden 11 und 12, so daß der Ladestrom auf den vorbestimmten Wert gebracht wird, ohne das externe elektrische Feld (die Vorspannung) weiter zu ändern. Es wird eine ausführlichere Erläuterung gegeben.
Die Fig. 25 ist ein Blockschaltbild der bei der Vorrichtung nach Fig. 24 verwendeten Einrichtung, die die Wechselspannungsquelle 14, die Vorspannungsquelle 19, die Meßschaltung 27 und die Regelschaltung 28 enthält. Die Vorspannungsquelle 19 enthält eine Impulsbreitenmodulator- bzw. PWM-Schaltung (Impulsbreitensteuerschaltung) 191, der das Ausgangssignal der Konstantstromregelschaltung 28 zugeführt wird, eine Wechselrichterschaltung 192 und eine Gleichrichterschaltung 193. Die Wechselspannungsquelle 14 enthält eine Wechselspannungs-Oszillatorschaltung 141, eine von der Konstantstromregelschaltung 28 gesteuerte Wechselspannungs-Verstärkerschaltung 142 und einen Wechselspannungstransformator 143. Diese sind die gleichen wie bei den Vorrichtungen gemäß Fig. 18, 19 und 22.
Im Betrieb steuert die Regelschaltung 28 entsprechend dem mittels der Strommeßschaltung 27 erfaßten Ladestrom die PWM- Schaltung 191 in der Vorspannungsquelle 19 zum Steuern der Impulsbreite derart, daß die Ausgangsspannung der Vorspannungsquelle 19 zum Erhalten des konstanten Ladestroms geregelt wird.
Falls eine Situation auftritt, bei der die Vorspannung bis zu einem oberen Grenzwert erhöht ist, aber sich noch nicht der vorbestimmte Ladestrom ergeben hat, steuert dann die Regelschaltung 28 den Verstärkungsgrad der Wechselspannung- Verstärkerschaltung 142 in der Wechselspannungsquelle 14 zum Steuern der Ausgangsspannung der Wechselspannungsquelle 14 für das Erhalten des vorbestimmten Wertes des Ladestroms. Auf diese Weise wird der konstante und vorbestimmte Ladestrom erstellt.
Als Ergebnis kann dann, wenn sich der Entladevorgang infolge der Änderung der Umgebungsfeuchtigkeit oder der Temperatur an der freiliegenden Elektrode ändert, d. h., wenn sich die Menge der anliegend an die freiliegende Elektrode 13 erzeugten Ionen ändert, die Abweichung hinsichtlich des Ladestroms durch die kombinierte Steuerung des externen elektrischen Feldes durch Ändern der Vorspannung und des elektrischen Wechselfeldes in dem Wechselspannungs-Entladungsbereich 15 durch Ändern der Wechselspannung aufgehoben werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 26 wird die Konstantstromregelung bei diesem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Aus der Fig. 26 ist ersichtlich, daß dann, wenn eine Vorspannung mit einem bestimmten Pegel angelegt wird, sich der Ladestrom auf eine Änderung der Temperatur um die Entladevorrichtung herum hin ändert. Die Abweichung des Ladestroms wird erfaßt und die Vorspannung wird derart gesteuert, daß der Ladestrom auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Falls jedoch die Situation auftritt, bei der der Ladestrom selbst dann nicht den vorbestimmten Wert erreicht, wenn die Vorspannung bis zu dem in dieser Figur gezeigten oberen Grenzwert erhöht ist, dann wird die Wechselspannung gesteuert, um die Entladung in dem Entladungsbereich 15 derart zu ändern, daß zum Korrigieren des Ladestroms die Anzahl der an der freiliegenden Elektrode erzeugten Ionen erhöht wird.
Die Regelung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Ladestrom aus irgendwelchen Gründen beträchtlich verringert ist, z. B. weil auf der Oberfläche des Isoliermaterials eine Substanz mit niedrigem Widerstand abgelagert ist, wodurch der Entladungsbereich 15 beträchtlich eingeengt ist. Falls die Regelung allein durch die Vorspannungssteuerung vorgenommen wird, wird bei einer solchen Situation die Vorspannung so hoch, daß eine elektrische Entladung zwischen der freiliegenden Elektrode und dem zu ladenden Teil auftritt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann dies vermieden werden und es kann außerdem der Ladestrom stabilisiert werden, da die Wechselspannung weiterhin gesteuert wird.
In Fig. 26 ist als Beispiel die Steuerung gegen die Änderung der Temperatur an der Entladevorrichtung gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist aber nicht auf die Temperatur eingeschränkt, sondern kann der Einwirkung der Umgebungsfeuchtigkeit, der Verschmutzung der Entladevorrichtung, der sich durch die Änderung der Eigenschaft des zu ladenden Teils ergebenden Änderung des Ladestroms oder irgendwelcher anderen Faktoren Rechnung tragen und das Laden stabilisieren.
Die Gestaltung der Steuerung in Einzelheiten ist nicht auf diese bei diesem Ausführungsbeispiel vorstehend beschriebene beschränkt. Als Alternative kann anstelle des Steuerns der Wechselspannung die Wechselspannung-Oszillatorschaltung 141 derart gesteuert werden, daß mit den gleichen vorteilhaften Auswirkungen deren Frequenz geändert wird. Bei der Frequenzsteuerung der Wechselspannungseinrichtung wird die Anzahl der Entladungsvorgänge in dem Entladungsbereich 15 je Zeiteinheit gesteuert. Durch Ändern des Entladungsvorgangs auf diese Weise kann der Ladestrom stabilisiert werden.
In einem jeden Fall ist die Konstantstromregelung bei diesem Ausführungsbeispiel ähnlich wie die vorangehend beschriebenen Konstantstromregelverfahren eine Eigenheit der Entladevorrichtung dieser Art und grundlegend von der Corona- Entladespannungssteuerung bei den herkömmlichen Corona- Entladevorrichtungen verschieden.
Bei der Beschreibung des dritten, des vierten, des fünften und des sechsten verbesserten Ausführungsbeispiels wurde die Entladevorrichtung nach Fig. 1 als typisches Beispiel herangezogen, jedoch ist es ersichtlich, daß die vorstehend beschriebene Steuerung der Wechselspannung, der Frequenz der Wechselspannung oder der Vorspannung zum Erhalten des konstanten Ladestroms bei den in Fig. 3, 4, 6 und 7 gezeigten Entladevorrichtungen anwendbar ist. Ferner wurde der Fall beschrieben, daß das Teil 2 elektrisch geladen wird, jedoch ist es offensichtlich, daß das gleiche für den Fall gilt, daß das Teil 2 elektrisch entladen wird.
Als nächstes wird eine Abwandlung der Struktur des Isoliermaterials 10 beschrieben, in das die Elektroden 11 und 12 eingebettet sind. Dieses abgewandelte Ausführungsbeispiel ist insofern vorteilhaft, als die Haltbarkeit, insbesondere die Beständigkeit des Isoliermaterials gesteigert ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Isoliermaterial 10 einen Aufbau, der grundlegend demjenigen nach Fig. 1 gleichartig ist, aber mehrere Schichten hat.
Gemäß Fig. 27 hat die Entladevorrichtung 1 ein erstes dielektrisches bzw. Isolierteil 30, auf dessen Oberfläche sich mindestens zwei Elektroden, nämlich eine erste Elektrode 11 und eine zweite Elektrode 12 befinden, die an eine Wechselspannungsquelle 14 angeschlossen sind. Die erste und die zweite Elektrode 11 und 12 sind durch ein zweites Isolierteil 31 abgedeckt, so daß sie die eingebetteten Elektroden in dem Isoliermaterial bilden. Auf der Oberfläche des zweiten Isolierteils 31 befindet sich eine freiliegende Elektrode 13 als dritte Elektrode, die an eine Gleichspannungs-Vorspannungsquelle 19 angeschlossen ist. Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß das zweite Isolierteil 31 durch zwei voneinander verschiedene Schichten von anorganischen Isolierfilmen gebildet ist.
In Anbetracht der leichten Herstellung und der Beständigkeit der Oberfläche gegen die Entladung ist es vorzuziehen, daß die innere Schicht aus einem Material besteht, welches leicht zu einem Film zu formen ist, während die äußere Schicht aus einem Material besteht, das gegenüber der Entladung beständiger ist. Die anorganischen Isoliermaterialien haben die Tendenz, daß diejenigen Materialien, die leicht zu einem Film geformt werden können, die geringe Beständigkeit gegen Entladung haben, während die Materialien, die nicht leicht zu einem Film geformt werden können, die hohe Beständigkeit gegen Entladung haben, so daß daher die vorstehend beschriebene bevorzugte Wahl ermöglicht ist.
Der Aufbau und die Materialien bei diesem Ausführungsbeispiel werden ausführlich beschrieben.
Gemäß Fig. 27 ist das Material für das erste Isolierteil 30, das ein tragendes Isolierteil ist, nicht auf bestimmte Materialien beschränkt, sondern kann irgendein festes Isoliermaterial sein, wie ein Glassubstrat, ein Keramiksubstrat, ein Harzmaterialsubstrat oder dergleichen. Für die erste Elektrode 11, die zweite Elektrode 12 und die dritte Elektrode 13 sind die in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Materialien verwendbar.
Der die erste und die zweite Elektrode 11 und 12 überdeckende zweite Isolierfilm 31 hat eine Dicke von nicht weniger als 1 um und nicht mehr als 500 um, vorzugsweise von nicht weniger als 3 um und nicht mehr als 200 um eines anorganischen Isoliermaterials mit einer hohen Widerstandsfähigkeit gegen Entladung, wie Glas, Keramik, ein Oxyd (SiO&sub2;, MgO, Al&sub2;O&sub3;, Ta&sub2;O&sub5;), Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid und amorphes Silicium, das durch Bedampfen, ein Aufsprühfilmformungsverfahren, ein CVD-Verfahren oder dergleichen geformt ist.
Die Innenschicht 311 wird von den vorstehenden Materialien aus demjenigen Material hergestellt, das die höchste Isolierfestigkeit hat und gute Fähigkeit für den Kontakt mit dem tragenden Substrat 30 hat und das ferner verhältnismäßig leicht zu einem Film geformt werden kann. Die Dicke derselben wird zum Erhalten der ausreichenden Isolationsfestigkeit gewählt. Die Außenschicht 312 wird von den vorstehend beschriebenen Materialien aus demjenigen Material hergestellt, das am besten gegen die Entladung beständig ist und das eine glatte Oberfläche mit hohem Flächenwiderstand hat. Von diesen Materialien hat die Beständigkeit gegen Entladung die nachstehende Aufeinanderfolge:
Al&sub2;O&sub3;, MgO, SiO&sub2;, Glas
Die Aufeinanderfolge der leichten Filmformung ist die entgegengesetzte.
Im Betrieb wird zwischen die erste und die zweite Elektrode 11 und 12 durch die Wechselspannungsquelle 14 eine Wechselspannung angelegt und es tritt in dem Entladungsbereich 15 angrenzend an die Oberfläche des zweiten Isolierteils 31 die Wechselentladung auf. Die elektrische Feldstärke in dem Entladungsbereich 15 ist in dem mittigen Teil höher und wird nach außen hin geringer. Die Oberfläche, an der die Wechselentladung auftritt, ist die Oberfläche der Außenschicht 312 mit der hohen Beständigkeit gegen Entladung und die Innenschicht 311 ergibt eine ausreichende Haltbarkeit bezüglich der Isolationsfestigkeit, so daß daher die Verschlechterung des Isolierteils durch die Entladung nicht fortschreitet, wodurch die stabilisierte Wechselentladung über eine lange Zeit andauert.
Die Entladevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird mit einer Entladevorrichtung verglichen, die ein einschichtiges Isoliermaterial hat.
In bezug auf das einschichtige Isoliermaterial aus einem anorganischen Material wurde das zweite Isolierteil 31 aus SiO&sub2; mit 10 um Dicke durch Aufsprühen geformt und es wurde ein kontinuierlicher Entladevorgang mit einer sinusförmigen Wechselspannung mit 1,7 kVSS und 35 kHz ausgeführt. Nach 150 bis 200 Stunden Betrieb war der Isolierfilm durch das Entladungsplasma geätzt und schließlich trat der Isolationsdurchbruch auf.
Bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde das zweite Isolierteil 31 aus einem SiO&sub2;-Film mit 9 um Dicke hergestellt, auf dem ein Al&sub2;O&sub3;-Film mit der Dicke von 1 um gebildet wurde. Es wurde der gleiche ununterbrochene Entladungsvorgang ausgeführt. Der stabile Entladungsvorgang dauerte über 500 bis 600 Stunden an.
Es ist ersichtlich, daß bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Beständigkeit merklich dadurch gesteigert ist, daß auf einem anorganischen Isolierfilm mit der Eigenschaft leichter Filmformung eine sehr dünne Schicht aus einem anorganischen Isolierfilm mit hoher Beständigkeit gegenüber Entladung und mit der Eigenschaft schwieriger Filmformung gebildet ist. Auf diese Weise ist der stabile und gleichförmige Entlade- oder Ladevorgang über eine lange Zeitdauer ermöglicht.
Ein weiteres Beispiel wird beschrieben, dessen Merkmal das zweite Isolierteil ist.
Gemäß Fig. 28 enthält das zweite Isolierteil 31 eine Innenschicht aus einem organischen Isolierfilm 313 und eine Außenschicht aus einem anorganischen Isolierfilm 314. Gemäß den vorangehenden Ausführungen ist die Haltbarkeit sehr gering, wenn als Isolierfilm nur der organische Isolierfilm benutzt wird. Die Haltbarkeit wird jedoch merklich dadurch erhöht, daß die Innenschicht durch den organischen Isolierfilm 313 mit der Dicke gebildet ist, die eine ausreichende Beständigkeit gegenüber dem Isolationsdurchbruch ergibt, und an der Außenfläche des organischen Isolierfilms 313 eine Außenschicht durch einen anorganischen Isolierfilm 314 mit einer hohen Beständigkeit gegen Entladung mit einer erforderlichen minimalen Dicke gebildet ist, was nicht möglich gewesen wäre, wenn nur der organische Isolierfilm allein benutzt worden wäre.
Der die erste und die zweite Elektrode 11 und 12 überdeckende zweite Isolierfilm 31 hat eine Dicke von nicht weniger als 1 um und nicht mehr als 500 um, vorzugsweise von nicht weniger als 3 um und nicht mehr als 200 um aus einem anorganischen Isoliermaterial mit einer hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber der Entladung, wie Glas, Keramik, ein Oxyd (SiO&sub2;, MgO, Al&sub2;O&sub3;, Ta&sub2;O&sub5;), ein Siliciumnitrid, ein Aluminiumnitrid oder amorphes Silicium, das durch Aufdampfen, ein Aufsprühfilmbildungsverfahren, ein CVD-Verfahren oder dergleichen aufgebracht ist.
Der Innenschicht-Isolierfilm 313, der die erste und die zweite Elektrode 11 und 12 überdeckt und der die Isolationsfestigkeit ergibt, hat eine Dicke von nicht weniger als 1 um und nicht mehr als 500 um, vorzugsweise von nicht weniger als 3 um und nicht mehr als 200 um aus organischem Isoliermaterial wie Polyimid, Polyamid, Epoxyharz, Teflon (Handelsbezeichnung) und Silikonharz, das durch ein Tauchverfahren, ein Schleuderbeschichtungsverfahren, ein Bedampfungsverfahren oder dergleichen zu einem Film geformt ist. Der anorganische Isolierfilm 314, d. h., die Außenschicht, die die Beständigkeit gegen Entladung ergibt, hat eine minimal für den Schutz gegen die Entladungsplasmaätzung erforderliche Dicke, im einzelnen eine Dicke von 0,1 um bis 5 um von Glas, Keramik, SiO&sub2;, MgO, Al&sub2;O&sub3;, Siliciumnitrid oder Aluminiumnitrid, das in dieser Dicke durch Aufdampfen, Aufsprühen, nach einem CVD-Verfahren, einem Tauchverfahren oder dergleichen zu einem Film geformt ist. Die erste, die zweite und die dritte Elektrode und das erste Isolierteil können die gleichen, wie die im Zusammenhang mit Fig. 27 beschriebenen sein.
Im Betrieb wird durch die Wechselspannungsquelle 14 zwischen die erste und die zweite Elektrode 11 und 12 eine Wechselspannung angelegt und es entsteht angrenzend an die Oberfläche des Isolierteils 31 in dem Entladungsbereich 15 die Wechselentladung. Die elektrische Feldstärke in dem Entladungsbereich 15 ist in dem Mittelteil höher und wird nach außen zu geringer. Die Oberfläche, an der die Wechselentladung auftritt, ist die Oberfläche der äußeren anorganischen Schicht 312 mit der hohen Beständigkeit gegenüber der Entladung und die Innenschicht 311 ergibt eine ausreichende Isolationsfestigkeit, so daß daher durch die Entladung die Verschlechterung des Isoliermaterials nicht fortschreitet, wodurch die stabilisierte Wechselspannungsentladung über eine lange Zeit andauert.
Die Entladevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird mit einer Entladevorrichtung verglichen, die ein zweites Isolierteil aus organischem Material hat.
Bezüglich des einschichtigen Isolierteils aus einem organischen Material wurde das zweite Isolierteil 31 durch Tauchen aus Polyimidharz mit 20 um Dicke geformt und es wurde ein kontinuierlicher Entladevorgang mit einer sinusförmigen Wechselspannung mit 2 kVSS und 30 kHz ausgeführt. Nach dem Betrieb über einige Stunden bis zu einigen zehn Stunden war der Isolierfilm durch das Entladungsplasma geätzt und letztlich trat der Isolationsdurchbruch auf.
Als Beispiel für dieses Ausführungsbeispiel wurde aus Polyimidharz mit der Dicke von 17 um der organische Isolierfilm gebildet, auf den ein SiO&sub2;-Film in einer Dicke von 3 um als anorganischer Isolierfilm 314 aufgesprüht wurde. Der gleiche kontinuierliche Entladevorgang war mit Stabilität über 70 bis 100 Stunden möglich.
Somit wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein anorganisches Isoliermaterial, das schwierig zu einem Film zu formen ist, in sehr geringer Dicke auf den organischen Isolierfilm aufgebracht, wodurch die Haltbarkeit beträchtlich verbessert ist. Anstelle eines Vakuumverfahrens zum Bilden des SiO&sub2;- Films ist es möglich, den Film durch ein Beschichtungsverfahren auszubilden, und nach diesem Verfahren kann die Entladungsvorrichtung schnell und unter geringen Kosten hergestellt werden.
Auf diese Weise ist der stabilisierte und gleichförmige Entlade- und Ladevorgang über eine lange Zeitdauer ermöglicht.
Außerdem ist das organische Isoliermaterial leicht zu einem Film zu formen und das anorganische Isoliermaterial kann sehr geringe Dicke haben, so daß daher die Herstellung einfach ist.
Es wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben, das wiederum durch das zweite Isolierteil gekennzeichnet ist.
Gemäß Fig. 29 enthält das zweite Isolierteil 31 eine Innenschicht 315, eine Zwischenschicht 316 und eine Außenschicht 317, die alle aus anorganischen Isoliermaterialien bestehen. Die Innenschicht 315 besteht aus einem Material, das leicht zu einem Film geformt werden kann, die Zwischenschicht 316 besteht aus einem Material, das hohe Beständigkeit gegen Entladung zeigt, und die Außenschicht 317 besteht aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand.
Die anorganischen Isoliermaterialien haben die Tendenz, daß die Beständigkeit gegenüber Entladung gering ist, falls sie leicht zu einem Film zu formen sind, während die Beständigkeit gegenüber der Entladung hoch ist, falls sie schwierig zu einem Film zu formen sind. Im Hinblick auf diese Tendenz hat die Innenschicht 315 eine ausreichende Dicke für das Erzielen der zufriedenstellenden Beständigkeit gegenüber der Entladung, während die Zwischenschicht 316 eine verhältnismäßig geringe Dicke zum Erhalten der zufriedenstellenden Beständigkeit gegenüber der Entladung haben kann. Ferner kann die Außenschicht 317 mit dem hohen Widerstand dicker als die Innenschicht 315 sein.
Der die erste und die zweite Elektrode 11 und 12 überdeckende Isolierfilm 31 hat eine Dicke von nicht weniger als 1 um und nicht mehr als 500 um, vorzugsweise von nicht weniger als 3 um und nicht mehr als 200 um aus einem anorganischen Isoliermaterial mit einer hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber der Entladung, wie Glas, Keramik, ein Oxyd (SiO&sub2;, MgO, Al&sub2;O&sub3;, Ta&sub2;O&sub5;), ein Siliciumnitrid, ein Aluminiumnitrid oder amorphes Silicium, das durch Aufdampfen, ein Aufsprühfilmbildungsverfahren, ein CVD-Verfahren oder dergleichen aufgebracht ist.
Das Isolierteil enthält drei Schichten:
Die Innenschicht 315 wird von den vorstehenden Materialien aus demjenigen Material hergestellt, das gute Fähigkeit für den Kontakt mit dem tragenden Substrat 30 hat und das ferner verhältnismäßig leicht zu einem Film geformt werden kann. Die Dicke derselben wird zum Erhalten der ausreichenden Isolationsfestigkeit gewählt. Die Zwischenschicht 315 besteht aus einem Material, das in minimaler Dicke beträchtlich hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber der Entladung zeigt. Die Außenschicht 317 wird von den vorstehend beschriebenen Materialien aus demjenigen Material hergestellt, das gegenüber der Entladung am besten beständig ist und das eine glatte Oberfläche mit hohem Flächenwiderstand hat. Von diesen Materialien hat die Beständigkeit gegen Entladung die nachstehende Aufeinanderfolge:
Al&sub2;O&sub3;, MgO, SiO&sub2;, Glas
Somit zeigen sich zwischen der Eigenschaft zur leichten Filmformung und der Beständigkeit gegenüber Entladung die einander widersprechenden Eigenschaften, aber es besteht hinsichtlich des spezifischen Widerstands keine derartige Tendenz und SiO&sub2; und Siliciumnitrid zeigen einen hohen spezifischen Widerstand. Daher kann aus den anorganischen Isoliermaterial für die Außenschicht 317 ein Material gewählt werden, das lediglich einen hohen spezifischen Widerstand zeigt. Als erste, zweite und dritte Elektrode und als erstes Isolierteil können die im Zusammenhang mit Fig. 27 beschriebenen verwendet werden.
Bei der auf die vorstehend beschriebene Weise gestalteten Vorrichtung wird mittels der Wechselspannungsquelle 14 zwischen die erste und die zweite Elektrode 11 und 12 eine Wechselspannung angelegt, wodurch in dem Entladungsbereich 15 angrenzend an die Oberfläche des Isolierteils 31 die Wechselentladung auftritt. Die elektrische Feldstärke in dem Entladungsbereich ist an der mittigen Stelle hoch und nimmt allmählich nach außen hin ab. Da die Innenschicht 315 ausreichende Isolationsfestigkeit ergibt und da die Zwischenschicht 316 die hohe Beständigkeit gegenüber Entladung ergibt, ist die Haltbarkeit der Vorrichtung beträchtlich erhöht. Bezüglich der Außenschicht 317 ergeben diejenigen Materialien aus den vorangehend genannten, die einen verhältnismäßig niedrigen Oberflächenwiderstand haben, eine instabile Wechselentladung auf der Oberfläche des Isolierteils und es kann daher eine gleichförmige Entladung nicht aufrecht erhalten werden. Die Erfinder haben diesen Umstand entdeckt. Aufgrund dieser Entdeckung ist es zum Stabilisieren der Entladung vorzuziehen, daß der Flächenwiderstand nicht weniger als 10¹¹ Ω, noch besser nicht weniger als 10¹² Ω beträgt. Manches Material zeigt jedoch eine große Abweichung des Oberflächenwiderstands in Abhängigkeit von verschiedenerlei Filmformungsbedingungen, beispielsweise wenn Al&sub2;O&sub3; aufgesprüht wird. Im Hinblick darauf ist es vorzuziehen, als Material für die Außenschicht SiO&sub2; oder Siliciumnitrid zu wählen, das einen gleichmäßig hohen Widerstand ergibt. Beide zeigen auf gleichmäßige Weise den hohen Widerstandswert von ungefähr 10¹&sup4; Ω.
Die Entladevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird mit einer Entladevorrichtung verglichen, die ein einschichtiges Isoliermaterial hat.
Bezüglich des einschichtigen Isolierteils aus anorganischem Material wurde das zweite Isolierteil 31 aus SiO&sub2; (das verhältnismäßig leicht zu einem Film zu formen ist) in einer Dicke von 10 um durch Aufsprühen gebildet und es wurde ein ununterbrochener Entladevorgang mit einer sinusförmigen Wechselspannung mit 1,7 kVSS und 35 kHz ausgeführt. Nach 150 bis 200 Stunden Betrieb war der Isolierfilm durch das Entladungsplasma geätzt und schließlich trat der Isolationsdurchbruch auf.
Bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde das zweite Isolierteil 31 mit einem SiO&sub2;-Film mit 7 um Dicke als Innenschicht 315 hergestellt, auf der ein Al&sub2;O&sub3;-Film mit der Dicke von 1 um als Zwischenschicht 316 gebildet wurde und ein SiO&sub2;-Film mit 2 um als Außenschicht aufgesprüht wurde. Es wurde der gleiche kontinuierliche Entladevorgang ausgeführt. Die stabilisierte Entladung dauerte über 500 bis 600 Stunden an.
Es ist ersichtlich, daß bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Beständigkeit durch das Formen des anorganischen zweiten Isolierteils als drei Schichten beträchtlich erhöht ist. Auf diese Weise ist der stabilisierte und gleichförmige Entlade- oder Ladevorgang über eine lange Zeitdauer ermöglicht.
Außerdem ist die verhältnismäßig dicke Innenschicht leicht zu einem Film zu formen und die Zwischenschicht und die Außenschicht können dünn sein, so daß die Herstellung einfach ist.
Ferner ist die verhältnismäßig dicke Innenschicht leicht zu einem Film zu formen, während die Zwischenschicht und die Außenschicht auf zufriedenstellende Weise zu einem dünnen Film geformt werden können und daher das Isolierteil leicht herzustellen ist.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung in Verbindung mit den Fig. 27, 28 und 29 ist durch das Formen des Isoliermaterials zu einer mehrschichtigen Struktur die Haltbarkeit des Isoliermaterials verlängert, so daß die gesamte Leistungsfähigkeit der Vorrichtung verbessert ist.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde der Aufbau nach Fig. 1 als repräsentatives Beispiel herangezogen, aber diese Ausführungsbeispiele sind auch bei dem zweiten Isolierteil der Entladevorrichtungen nach Fig. 6 und 7 anwendbar. Ferner ist bei der Entladevorrichtung nach Fig. 4 insbesondere das zweite Isolierteil der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele als der Teil des Isoliermaterials zwischen der eingebetteten Elektrode 42 und der freiliegenden Elektrode 43 anwendbar.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann erfindungsgemäß eine Entladevorrichtung mit hoher Haltbarkeit geschaffen werden, die klein bemessen ist und die nicht leicht verschmutzt. Ferner kann sie auf stabile und gleichförmige Weise zum elektrischen Laden oder Entladen betrieben werden, ohne daß sie durch die Änderung der Umgebungsbedingungen beeinflußt ist.
Als Beispiel für die vorangehend beschriebene Temperaturregelung wird die Temperatur um die Entladungsfläche herum vorzugsweise unter der Bedingung auf 70ºC gehalten, daß die Umgebungstemperatur und die Feuchtigkeit jeweils 30ºC bzw. 90% sind. Falls die Umgebungstemperatur niedriger ist, wird auch die geregelte Temperatur gesenkt, aber nicht unter 40ºC.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die hier offenbarten Strukturen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die angeführten Einzelheiten beschränkt und diese Anmeldung soll auch solche Abwandlungen oder Änderungen abdecken, die in den Rahmen der nachstehenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Vorrichtung zum elektrischen Laden oder Entladen eines Teils, die

ein Isoliermaterial (10),

eine erste und eine zweite Elektrode (11, 12), die in das Isoliermaterial eingebettet sind,

eine Wechselspannungs-Anlegevorrichtung (14), die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode eine Wechselspannung anlegt, welche eine Entladung angrenzend an einen Teil der Oberfläche des Isoliermaterials bewirkt,

eine dritte Elektrode (13) und

eine Vorspannungs-Anlegevorrichtung (19) aufweist, die zwischen der dritten Elektrode und dem Teil eine Vorspannung anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (13) an der oder nahe an der Oberfläche des Isoliermaterials in so einer Lage angebracht ist, daß zwischen der ersten Elektrode und der dritten Elektrode oder zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode keine Entladung auftritt, wenn die Wechselspannungs-Anlegevorrichtung eine Wechselspannung anlegt, die für die Entladung nahe an einem Teil der Oberfläche ausreichend ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Vorrichtung (24) zum Heizen des Isoliermaterials.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Heizvorrichtung ein Heizelement aufweist, das direkt mit einer Oberfläche des Isoliermaterials verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Heizvorrichtung ein Heizelement aufweist, das in das Isoliermaterial eingebettet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, die eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur des Isoliermaterials oder der Temperatur in dessen Nachbarschaft und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Heizvorrichtung entsprechend der Meßvorrichtung aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine Strommeßvorrichtung (24) zum Messen eines dem Teil während des Ladens oder Entladens zugeführten Ladestroms und eine Einrichtung (28) zum Steuern der Wechselspannung entsprechend der Messung durch die Strommeßvorrichtung für das Erhalten eines vorbestimmten Lade- oder Entladestroms aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine Strommeßvorrichtung zum Messen eines dem Teil während dessen Ladens oder Entladens zugeführten Ladestroms und eine Einrichtung zum Steuern der Frequenz der Wechselspannung entsprechend der Strommeßvorrichtung zum Erhalten eines vorbestimmten Lade- oder Entladestroms aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine Strommeßvorrichtung (27) zum Messen eines dem Teil während dessen Ladens oder Entladens zugeführten Ladestroms und eine Einrichtung zum Steuern der Vorspannung entsprechend der Messung durch die Strommeßvorrichtung für das Erhalten eines vorbestimmten Lade- oder Entladestroms aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, in der die Steuereinrichtung (28) die Vorspannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs steuert und dann, wenn die Vorspannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, den Pegel der Wechselspannung oder dessen Frequenz steuert, um einen vorbestimmten Ladestrom zu erhalten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Isoliermaterial langgestreckt ist und die erste, die zweite und die dritte Elektrode sich über die Länge des Isoliermaterials erstrecken.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die erste und die zweite Elektrode dem zu ladenden oder zu entladenden Teil gegenübergesetzt parallel zu der Oberfläche des Isoliermaterials und in gleichem Abstand von dieser Oberfläche angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die erste und die zweite Elektrode dem zu ladenden oder zu entladenden Teil gegenübergesetzt parallel zu der Oberfläche des Isoliermaterials und in unterschiedlichen Abständen von dieser Oberfläche angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der das Isoliermaterial (10) eine dem zu ladenden oder zu entladenden Teil gegenüberliegende flache Oberfläche hat.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Isoliermaterial (10) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die erste und die zweite Elektrode (11, 12) sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die dritte Elektrode (13) an einem oder nahe an einem Teil einer Oberfläche des Isoliermaterials (10) dem zu ladenden oder zu entladenden Teil gegenübergesetzt angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die erste, die zweite und/oder die dritte Elektrode auch als Heizelement der Heizvorrichtung wirkt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Isoliermaterial durch Laminieren einer Vielzahl von Isolierschichten gebildet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der ein Teil des Isoliermaterials, der die erste und die zweite Elektrode überdeckt und zwischen der dritten Elektrode und der erste und zweiten Elektrode angeordnet ist, mindestens zwei voneinander verschiedene anorganische Isolierschichten enthält.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Isolierschichten eine nahe an der ersten und zweiten Elektrode gelegene Innenschicht aus einem Material, das verhältnismäßig leicht zu einem Film formbar ist, und in Berührung mit der Innenschicht eine Schicht aus einem Material enthalten, das gegenüber Entladungen sehr beständig ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der die anorganischen Isolierschichten ferner auf der Schicht, die gegenüber Entladungen sehr beständig ist, eine zusätzliche Schicht aus einem Material enthalten, das hohe Widerstandsfähigkeit hat.

22. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der ein Teil des Isoliermaterials, der die erste und die zweite Elektrode überdeckt und zwischen der dritten Elektrode und der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, nahe an der ersten und der zweiten Elektrode eine Schicht aus einem organischen Isoliermaterial und auf der organischen Isolierschicht eine anorganische Isolierschicht enthält.

23. Entladevorrichtung, die ein Isoliermaterial (10) mit einer Entladungsfläche,

eine Vielzahl von Elektroden (11, 12), die in das Isoliermaterial eingebettet sind und sich unter einem vorbestimmten Zwischenabstand im wesentlichen parallel zu der Entladungsfläche des Isoliermaterials erstrecken, und

eine Vorspannungselektrode (13) aufweist, die sich im wesentlichen parallel zu der Entladungsfläche erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorspannungselektrode außerhalb eines Bereichs der Entladungsfläche erstreckt, der dem Zwischenraum zwischen den einander gegenüberliegenden Enden der eingebetteten Elektroden gegenüberliegt.