DE69005496T2

DE69005496T2 - Corona-Erzeugungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE69005496T2
Application number: DE69005496T
Authority: DE
Inventors: Louis Reale
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2010-03-28
Also published as: DE69005496D1; EP0390488A2; EP0390488B1; JPH02281274A; JP2740036B2; EP0390488A3; US4920266A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Aufladevorrichtungen und insbesondere Aufladevorrichtungen, die eine negative Korona erzeugen.
In einem im allgemeinen heute verwendeten, elektrostatographischen Vervielfältigungsgerät kann ein fotoleitfähiges, isolierendes Glied auf ein negatives Potential aufgeladen und dann mit einem Lichtbild einer ursprünglichen Vorlage belichtet werden, die vervielfältigt werden soll. Die Belichtung entlädt die fotoleitfähige, isolierende Oberfläche in den belichteten Bereichen oder Hintergrundbereichen und erzeugt ein elektrostatisches Ladungsbild auf dem Glied, das den Bildbereichen entspricht, die in der ursprünglichen Vorlage enthalten sind. Nachfolgend wird das elektrostatische Ladungsbild auf der fotoleitfähigen, isolierenden Oberfläche sichtbar gemacht, indem das Bild mit einem Entwicklerpulver, das auf dem Gebiet der Technik als Toner bezeichnet wird, entwickelt wird. Während der Entwicklung werden die Tonerteilchen von den Trägerteilchen durch das Ladungsmuster der Bildbereiche auf dem fotoleitfähigen, isolierenden Bereich angezogen, um ein Pulverbild auf dem fotoleitfähigen Bereich zu bilden. Dieses Bild kann nachfolgend auf eine Trägeroberfläche, wie ein Kopiepapier, übertragen werden, auf der es dauerhaft durch Erwärmen oder durch Druckanwendung festgelegt werden kann. Nach Übertragung des Tonerbildes auf die Trägeroberfläche kann die fotoleitfähige, isolierende Oberfläche entladen und von restlichem Toner gesäubert werden, um sie für den nächsten Abbildungszyklus vorzubereiten.
Verschiedene Arten von Aufladevorrichtungen sind verwendet worden, um fotoleitfähige, isolierende Schichten auf zuladen oder voraufzuladen. Im handelsüblichen Einsatz sind beispielsweise verschiedene Arten von Korona-Erzeugungsvorrichtungen, an die eine Hochspannung von 5.000 bis 8.000 Volt angelegt werden kann, wodurch ein Koronasprühen erzeugt wird, das eine elektrostatische Ladung auf die Oberfläche des Fotoaufzeichnungsmaterials gibt. Eine besondere Vorrichtung weist die Form eines einzelnen Koronadrahtes auf, der zwischen isolierenden Endblöcken gespannt ist, die an beiden Enden eines Kanals oder einer Abschirmung befestigt sind. Eine andere Vorrichtung, die häufig verwendet wird, um eine gleichförmigere Aufladung zu schaffen und eine Überladung zu verhindern, ist eine Koronaaufladevorrichtung mit Abschirinung, die zwei oder mehrere Koronadrähte mit einem Steuergitter oder einer Steuerabschirmung paralleler Drähte oder Öffnungen in einer Platte umfaßt, die zwischen den Koronadrähten und dem Fotoaufzeichnungsmaterial angeordnet ist. Ein Potential der gleichen Polarität wie das Koronapotential aber mit einer wesentlich geringeren Spannung, üblicherweise einige 100 Volt, wird angelegt, das elektrische Feld zwischen der Aufladeplatte und den Koronadrähten unterdrückt und beträchtlich den Ionenstromfluß zu dem Fotoaufzeichnungsmaterial verringert.
Eine kürzlich entwickelte Koronaaufladevorrichtung ist in US-A-4,086,650 von Davis u. a. beschrieben, die auf dem Gebiet der Technik allgemein als ein "dicorotron" (Koronaaufladevorrichtung mit mit einem Dielektrikum umgebener Elektrode) bezeichnet wird, bei der die Koronaentladungselektrode mit einem relativ dicken, dielektrischen Material, wie Glas, beschichtet ist, um den Leitungsstromfluß dort hindurch im wesentlichen zu verhindern. Die Lieferung der Ladung zu der fotoleitfähigen Oberfläche wird mittels eines Verschiebestromes oder einer kapazitiven Kopplung durch das dielektrische Material hergestellt. Der Ladungsfluß auf die aufzuladende Oberfläche wird mittels einer Gleichvorspannung reguliert, die an die Koronaabschirmung angelegt wird. Beim Betrieb erzeugt ein Wechselspannungspotential von ungefähr 5.000 bis 7.000 Volt bei einer Frequenz von ungefähr 4 KHz einen wahren Koronastrom, einen Ionenstrom von 1 bis 2 Milliampere. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie eine gleichförmige, negative Ladung auf das Fotoaufzeichnungsmaterial liefert. Ferner ist sie eine Aufladevorrichtung mit relativ geringem Wartungsbedarf, da sie von den Aufladevorrichtungen gegen Verunreinigung durch Schmutz am wenigsten empfindlich ist und deshalb nicht wiederholt gesäubert werden muß.
Bei der "dicorotron"-Vorrichtung, die oben beschrieben worden ist, ist die dielektrisch beschichtete Koronaentladungselektrode ein beschichteter Draht, der zwischen isolierenden Endblöcken gehalten ist, und die Vorrichtung besitzt eine leitende Hilfsgleichsspannungselektrode, die der Abbildungsoberfläche, auf die die Ladung aufgebracht werden soll, gegenüberliegend angeordnet ist. Bei der herkömmlichen Koronaentladungsvorrichtung ist die leitende Koronaelektrode ebenfalls in der Form eines länglichen Drahtes, der mit einer eine Korona erzeugenden Stromversorgung verbunden ist und von Endblöcken gehalten wird, wobei der Draht teilweise von einer leitenden Abschirmung umgeben ist, die üblicherweise elektrisch an Masse liegt. Die aufzuladende Oberfläche ist von dem Draht auf der der Abschirmung gegenüberliegenden Seite beabstandet und auf einem leitfähigen Substrat angebracht.
Zusätzlich zu dem Wunsch, eine Art von Fotoaufzeichnungsmaterial negativ aufzuladen, wird häufig gewünscht, eine negative Vorladung auf eine andere Art von Fotoaufzeichnungsmaterial, wie eine Selenlegierung, aufzubringen, bevor es tatsächlich positiv aufgeladen wird. Ein negatives Voraufladen wird verwendet, um die positive Ladung, die auf dem Fotoaufzeichnungsmaterial nach der Übertragung des entwikkelten Tonerbildes auf das Kopieblatt verbleibt, zu neutralisieren und zu reinigen, um das Fotoaufzeichnungsmaterial für den nächsten Kopierzyklus vorzubereiten. Typischerweise kann bei einer solchen Voraufladungs-Koronaaufladevorrichtung ein Wechselspannungspotential zwischen 4500 und 6000 Volt effektiver Mittelwert der Spannung bei 400 bis 600 Hz angelegt werden. Eine typische, übliche Koronaentladungsvorrichtung dieser Art ist allgemein in US-A-2,836,725 gezeigt, bei der eine leitende Koronaelektrode in der Form eines länglichen Drahtes mit einer eine Korona erzeugenden Wechselspannung verbunden wird.
Gewisse Schwierigkeiten wurden beobachtet, wenn Koronaaufladevorrichtungen verwendet werden, die eine negative Korona erzeugen. Man nimmt an, daß verschiedene Arten von Stickstoffoxiden durch die Korona erzeugt werden und das diese Stickstoffoxidarten von den festen Oberflächen adsorbiert werden. Insbesondere nimmt man an, daß diese Oxidarten von der leitfähigen Abschirmung sowie dem Gehäuse der die Korona erzeugenden Vorrichtung adsorbiert werden. Die Abschirmung kann grundsätzlich aus irgendeinem Leiter hergestellt werden, aber sie wird typischerweise aus Aluminium gemacht, und das Gehäuse kann aus irgendeiner Anzahl Konstruktionskunststoffe gemacht werden, wie mit Polykarbonat beschwertes Glas. Diese Adsorption von Stickstoffoxidarten tritt trotz der Tatsache auf, daß während des Betriebes die die Korona erzeugende Einrichtung mit einem gerichteten Luftstrom versehen werden kann, um die Stickstoffoxidarten zu entfernen sowie Ozon zu entfernen. Tatsächlich kann während des Vorganges des Sammelns von Ozon die Luftströmung die Stickstoffoxidarten zu einem beeinträchtigten Bereich der Aufladevorrichtung oder selbst zu einem anderen Teil des Gerätes gelenkt werden. Es wurde auch herausgefunden, daß nach einer solchen Aussetzung, wenn ein Gerät für längere unbenützte Dauern abgeschaltet wird, die adsorbierten Stickoxidarten nach und nach desorbiert werden, das heißt, die Adsorption ist ein physikalisch umkehrbarer Vorgang. Es wird darauf hingewiesen, daß die adsorbierten und desorbierten Arten beide stickstoffhaltig aber nicht notwendigerweise die gleichen sind, das heißt es kann eine Umwandlung von NO&sub2; zu HNO&sub3; geben. Wenn dann der Betrieb des Gerätes wieder aufgenommen wird, wird bei den Kopien ein Kopiequalitätsfehler dahingehend beobachtet, daß ein Fehlen einer Bildlinie oder ein Bild niederer Dichte über die Weite des Fotoaufzeichnungsmaterials an der Stelle seine Oberfläche gebildet wird, die sich in der Ruhe der die Korona erzeugenden Vorrichtung während der Bereitschaftsdauer gegenüberliegend befand. Während der Mechanismus der Wechselwirkung der desorbierten Stickstoffoxidarten und der Fotoaufzeichnungsmaterialschichten nicht vollständig verstanden wird, nimmt man an, daß sie in irgendeiner Weise mit der Oberfläche des Fotoaufzeichnungsmaterials wechselwirken, wobei das Querleitfähigkeitsvermögen erhöht wird, so daß es eine Ladung in Bildform nicht zurückhalten kann, die nachfolgend mit Toner entwikkelt werden soll. Dies bewirkt hauptsächlich, daß schmale Linienbilder verwackelt oder unscharf werden und nicht als ein Tonerbild entwickelt werden. Dieser Fehler wurde bei üblichen Selen-Fotoaufzeichnungsmaterialien beobachtet, die im allgemeinen eine leitende Trommelunterlage mit einer dünnen Schicht aus SeIen oder einer Legierung davon umfassen, die auf ihrer Oberfläche als die Bilderzeugungsoberfläche im Vakuum abgesetzt worden ist. Diese Schwierigkeit wird auch bei Fotoaufzeichnungsmaterialausgestaltungen von Platten, flexiblen Bändern und ähnlichem wahrgenommen, die eine oder mehrere fotoleitende Schichten in der Trägerunterlage aufweisen können. Die Trägerunterlage kann leitfähig sein oder kann mit einer leitenden Schicht beschichtet sein, die mit fotoleitfähigen Schichten beschichtet werden kann. Alternativ kann das mehrschichtige, elektroleitfähige Bilderzeugungs-Fotoaufzeichnungsmaterial wenigstens zwei elektrische Arbeitsschichten aufweisen, eine Fotoerzeugungsschicht oder eine Ladungserzeugungsschicht und eine Ladungstransportschicht, die typischerweise auf die leitfähige Schicht aufgebracht ist. Im Hinblick auf weitere Einzelheiten einer solchen Schicht wird auf US-A-4,265,990 verwiesen. Bei allen diesen verschiedenen Ausgestaltungen können mehrere Schichten mit einer Vakuumabscheidetechnik für sehr dünne Schichten aufgebracht werden.
Ferner nimmt bei einer längeren Aussetzung des Fotoaufzeichnungsmateriales gegenüber den desorbierenden Stickstoffoxidarten während längerer benutzungsfreier Perioden die schwerwiegende Bedeutung des Linienfehlers oder des Linienabstandes zu. Während der Mechanismus nicht vollständig verstanden wird, wurde beobachtet, daß selbst nach einer relativ kurzen Zeitdauer von 15 Minuten und einer Bereitschaftszeit von einigen Stunden ein leichter Linienfehler und eine gleichzeitige Bildentfernung wahrgenommen werden können. Während der Anfangsstufe des Aussetzens des Fotoaufzeichnungsmateriales gegenüber den desorbierenden Stickstoffoxidarten ist es möglich, das Fotoaufzeichnungsmaterial durch Waschen mit Alkohol zu verjüngen, da die Reaktion zwischen dem Fotoaufzeichnungsmaterial und den Stickstoffoxidarten nur auf der Oberfläche vorliegt. Jedoch neigt die Reaktion nach einer längeren Zeitdauer dazu, in die Fotoaufzeichnungsmaterialschicht einzudringen und kann mit dem Lösungsmittel nicht abgewaschen werden. So wird beispielsweise das Problem wahrgenommen, nachdem ein Gerät während ungefähr 10.000 Kopien hegestellt hat, sich über Nacht in Ruhe befand, und wenn die Betriebsperson das Gerät am folgenden Morgen aktiviert, erscheint der Fehler einer Linientilgung. Wie oben erwähnt wurde, ist der Fehler in gewissem Maße durch eine Ruheperiode reversibel. Jedoch kann die in Betracht gezogene Periode in der Größenordnung von mehreren Tagen sein, was für eine Betriebsperson unannehmbar ist.
Einige Schwierigkeiten treten bei einer Voraufladungs-Koronaaufladevorrichtung mit Abschirmung auf, an die ein negatives Gleichspannungspotential angelegt wird. Versuche, dieses Problem durch Überziehen der Koronaauflade-Vorrichtungssabschirmung mit Nickel zu lösen, ergab einen begrenzten Erfolg, da Nickel zusammen mit Stickstoffoxidarten ein Nickelnitrat bildet, das ein durch Feuchtigkeit zerfließendes Salz ist, und bei fortlaufender Verwendung durch das Wasser aus der Luft feucht wird, wobei gegebenenfalls ausreichend Wasser angesammelt wird, daß sich Tröpfchen bilden und auf das Fotoaufzeichnungsmaterial heruntertropfen können. Ferner sind die Nickelnitratsalze grüne Kristalle und statt einer kohäsiven, dauerhaften Schicht lose verbunden. Bei einem anderen Versuch, eine ähnliche Schwierigkeit bei einer negativ aufladenden Wechsel spannungs-Dicorotron-Vorrichtung zu lösen, wird die Abschirmung zuerst mit einer Schicht aus Nikkel beschichtet, die nachfolgend mit Gold überzogen wird. Jedoch als Ergebnis der äußerst hohen Kosten von Gold wird das Gold in einer sehr dünnen Schicht abgeschieden und infolgedessen ist die Schicht nicht durchgehend und weist mehrere Poren in der Schicht auf. Theoretisch liefert eine Goldbeschichtung eine relativ inerte Oberfläche, die die Stickstoffoxidarten nicht adsorbiert oder eine Umwandlung in eine schädigende Form nicht erlaubt. Jedoch korodiert bei der dünnen, porösen Goldschicht das Nickelsubstrat darunter, wobei Nickelnitrate in derselben Weise wie bei der Voraufladung-Koronaentladungsvorrichtung gebildet werden und Erfahrungen mit ähnlichen Schwierigkeiten eine begrenzte, nützliche Lebensdauer ergeben.
Der Gegenstand Nr. 19957 in dem Research Disclosure Journal vom November 1980 auf Seite 508 beschreibt ein elektrophotographisches Kopiergerät mit einer Koronaaufladeeinheit, in der durch die Koronaentladung erzeugte Ionen mit dem fotoleitfähigen Glied und dem leitenden Gehäuse wechselwirken können, beispielsweise Nitrate, die während einer nächtlichen Ruhedauer eine schädliche Wirkung auf den Teil des ortsfesten, fotoleitfähigen Gliedes haben, das der Öffnung der Koronaaufladeeinheit gegenüberliegt. Es wird angegeben, daß die schädliche Wirkung überwunden werden kann, indem die Innenseite des Gehäuses mit einem Zelluloseacetatbutyrat-Kopolymer beschichtet wird, in dem Rußteilchen dispergiert worden sind.
US-A-4,585,320 von Altavela u. a. geht dieses Problem an und liefert eine Lösung mittels Überziehens der Teile mit einer dünnen Bleischicht, die Stickstoffoxidarten adsorbieren kann. US-A-4,585,323 von Ewing u. a. widmet sich diesem Problem und lehrt ein Mittel, indem eine durchgehende Schicht einer Farbe vorgesehen wird, die ein reaktives Metall, wie Nickel, Blei, Kupfer, Silber und Zink, auf der Oberfläche enthält, das die Stickstoffoxidarten adsorbiert. Meine US-A- 4,585,322 widmet sich auch dem Problem und sieht eine Alkalimetallsilikatbeschichtung auf den Teile vor, die die Stickkstoffoxidarten adsorbieren und neutralisieren kann.
Ferner wird in meiner US-A-4,646,196 auch das Problem angegangen und es wird eine leitende, trockene Schicht aus Aluminiumhydroxid die leitende Teilchen, wie Graphit, enthalten kann, als eine Beschichtung auf den Teilen vorgesehen, die die Stickstoffoxidarten adsorbieren und neutralisieren kann. Der leitende Graphitüberzug (electrodag) 121 ist als eine Beschichtung geoffenbart.
Während die in den oben genannten US-Patenten beschriebenen Beschichtungen sich in unterschiedlichem Maß zufriedenstellend erweisen können, werden bei gewissen Anwendungen gewisse Schwierigkeiten angetroffen. Die allgemein wirkungsvollsten Beschichtungen zum Neutralisieren von Koronawirkungen waren die Alkalimetallsilikate, insbesondere Kaliumsilikat mit in einem wäßrigen Medium suspendiertem Graphit, wie es in US-A-4,585,322 beschrieben ist, und das Aluminiumhydroxid ebenfalls mit suspendiertem Graphit, wie es in US-A- 4,646,196 beschrieben ist. Während insbesondere Alkalimetallsilikatbeschichtungen, wenn sie als eine Beschichtung auf dem leitenden Steuergitter einer Abschirmungs-Koronaentladungs-Aufladevorrichtung verwendet werden, sind sie dadurch gekennzeichnet, daß sie eine lange Lebensdauer beim Neutralisieren der Koronawirkungen zeigen, die zu einer Kopiegualitätsverschlechterung führen, wobei sie an der Schwierigkeit leiden, daß sich isolierende Teilchen auf dem Gitter, insbesondere bei relativ niederer, relativer Feuchtigkeit bilden. Insbesondere wird nach einem Einsatz von 8 Stunden ein weißes Pulver, vermutlich ein Alkalimetallkarbonat auf dem Gitter gesammelt. Es hat sich herausgestellt, daß das weiße Pulver auf dem Gitter die elektrostatische Beziehung in den Aufladevorrichtungen dahingehend ändert, daß der an das Steuergitter von den Koronaelektroden gelieferte Strom und der zu dem Fotoaufzeichnungsmaterial gelieferte Strom anfingen, sich in unkontrollierter Weise zu ändern, wodurch eine unvoraussehbare, ungleichförmige Aufladung auf dem Fotoaufzeichnungsmaterial erzeugt wurde, was eine schlechte Kopiequalität ergab. Der genaue Mechanismus, durch den dieses auftritt, ist nicht vollständig verstanden, aber man nimmt an, daß er eine Kombination von durch das weiße Pulver verstopften Löchern, der Widerstandseigenart der Beschichtung und der besonderen Art des Nitratpulvers ist. Insbesondere wird das Verhältnis des Stromes zu dem Steuergitter zu dem Fotoaufzeichnungsmaterial im allgemeinen durch die Geometrie des Steuergitters bestimmt, so daß, wenn Löcher verstopft werden, das Verhältnis des Stromes zu dem Gitter zu dem Fotoaufzeichnungsmaterial geändert wird. Die Widerstandseigenschaft des Nitrates und des Karbonatpulvers bewirkt, daß es die wirkungsvolle Vorspannung an dem Gitter um eine Größe gleich dem Spannungsabfall über die Widerstandspulverschicht ändert. Ferner nimmt man an, daß die Teilcheneigenschaft ungleichförmige, elektrische Felder hervorruft, die im allgemeinen dazu neigen, den Strom von der Koronaelektrode zu erhöhen.
Andererseits zeigen die Aluminiumhydroxidsuspensionen, die in US-A-4,646,196 beschrieben sind, während sie keine verunreinigenden, isolierenden Nitrat- und Karbonatsalze auf dem Gitter der Koronaentladungsvorrichtung mit Abschirmung bilden, eine schwache Neutralisierungslebensdauer von nur einem Zehntel derjenigen des auf Kaliumsilikat basierenden Systems.
Die parallele europäische Patentanmeldung Nr. 89312942.9 (EP-A-O-373 869) offenbart eine eine Korona erzeugende Vorrichtung in der der Draht der Koronaentladungsvorrichtung mit einer Schicht aus Aluminiumhydroxid beschichtet ist, die leitende Teilchen enthält.
Es ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte eine Korona erzeugende Vorrichtung zum Absetzen einer negativen Ladung auf einer Bilderzeugungsoberfläche zu schaffen, bei der die schädigenden Stickstoffoxidarten neutralisiert werden, die durch die Koronaaufladeeinheit erzeugt und von wenigstens einem Teil der Koronaaufladevorrichtung nahe der Koronaentladungselektrode während des Betriebes adsorbiert und in Ruhe desorbiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt eine Koronaerzeugungs-Vorrichtung zum Absetzen einer negativen Ladung auf einer Bilderzeugungsoberfläche, die von einer leitenden Unterlage getragen wird, die auf einem Bezugspotential gehalten ist, umfassend: wenigstens eine längliche, leitende Koronaentladungselektrode, die zwischen isolierenden Endblöcken gehalten ist, eine Einrichtung, um die genannte Elektrode mit einer eine Korona erzeugenden Potentialguelle zu verbinden, wenigstens ein Element nahe der genannten Koronaentladungselektrode, das Stickstoffoxidarten adsorbieren kann, die erzeugt werden, wenn die genannte Koronaentladungselektrode eingeschaltet ist, und Stickstoffoxidarten desorbieren kann, wenn die genannte Elektrode nicht eingeschaltet ist, wobei das genannte wenigstens eine Element mit einer im wesentlichen, durchgehenden, dünnen, leitenden, trockenen Schicht beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht Graphit und pulverisiertes Nickel enthaltendes Aluminiumhydroxid umfaßt, wobei die genannte Schicht aus einer flüssigen Dispersion aus Aluminiumhydroxid gebildet worden ist, die ungefähr 7 bis ungefähr 13 Gewichtsprozent Graphit und von ungefähr 3 bis 10 Gewichtsprozent Nickel bezüglich des Gesamtgewichtes der Dispersion enthält.
Gemäß dem Hauptgedanken der vorliegenden Erfindung ist das Bauteil, das welches die Stickstoffoxidarten adsorbiert und desorbiert mit einer im wesentlichen durchgehenden, dünnen, leitfähigen, trockenen Schicht aus Aluminiumhydroxid beschichtet, die teilchenförmiges Graphit und pulverisiertes Nickel enthält, um die Stickstoffoxidarten zu neutralisieren, wenn sie erzeugt werden.
Gemäß einem weiteren Hauptgedanken der Erfindung enthält die genannte Beschichtung ein Bindemittel, vorzugsweise ein Polyvenylacetat-Bindemittel, um ein Anhaften der Schicht auf dem Bauteil und eine Kohäsion innerhalb der Schichtmatrix zu schaffen.
Bei einem weiteren Hauptgedanken der vorliegenden Erfindung umfaßt das Bauteil, das die Stickstoffoxidarten adsorbiert und desorbiert ein leitendes Koronasteuergitter einer Koranaentladungs-Aufladevorrichtung mit Abschirmung.
Bei einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das Gitter aus einer Berylliumkupferlegierung hergestellt, die vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% Beryllium enthält.
Bei einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Aluminiumhydroxidschicht als das nicht hydratisierte Oxid, ein hydratisiertes Oxid, Aluminiumhydroxid oder Mischungen davon vorhanden.
Bei einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Bauteil, das die Stickstoffoxidarten adsorbiert und desorbiert eine leitende Abschirmung, die im wesentlichen die Koronaentladungselektrode umgibt und in sich eine längliche Öffnung aufweist, damit von der Elektrode ausgesandte Ionen in Richtung zu der aufzuladenden Oberfläche gerichtet werden können.
Bei einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Koronaentladungselektrode einen dünnen Draht, der zumindest in dem Entladungsbereich mit einem dielektrischen Material beschichtet ist.
Bei einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfaßt die eine Korona erzeugende Vorrichtung eine ebene Abschirmung und enthält ein isolierendes Gehäuse mit zwei einer solchen Abschirmung benachbarten Seiten, um eine längliche Öffnung zu begrenzen, damit von der Elektrode ausgesandte Ionen in Richtung zu der aufzuladenden Oberfläche gerichtet werden können. Die zwei Seiten des isolierenden Gehäuses sowie eine leitende Abschirmung sind mit einer im wesentlichen durchgehenden, dünnen, leitenden, trockenen Schicht aus Aluminiumhydroxid beschichtet, die teilchenförmiges Graphit und pulverisiertes Nickel enthält.
Bei einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Schicht eine Dicke von 7,5 bis 25 um auf.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sowie anderer Gesichtspunkte und weiterer Merkmale von ihr wird auf die folgenden Zeichnungen und Beschreibungen Bezug genommen, in denen:
Fig. 1 ein erläuternder Querschnitt einer Koronaentladungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 2 eine isometrische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines "dicorotron", einer Koronaaufladevorrichtung mit mit einem Dielektrikum umgebener Elektrode, gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 3 eine isometrische Ansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer Koronaaufladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 4 eine isometrische Ansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer Koronaaufladevorrichtung mit Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht des Steuergitters ist, das bei der in Fig. 4 dargestellten Koronaaufladevorrichtung mit Abschirmung verwendet wird.
Bezug nehmend auf die Fig. 1, sieht man daß ist der Koronagenerator 10 dieser Erfindung eine Koronaentladungselektrode 11 in der Form eines leitenden Drahtes 12 mit einer relativ dicken Beschichtung 13 aus einem dielektrischen Material umfaßt.
Eine Ladungssammeloberfläche 14 ist gezeigt, die eine fotoleitfähige Oberfläche in einem herkömmlichen elektrostatographischen System sein kann. Die Ladungssammeloberfläche 14 wird von einem leitenden Substrat 15 getragen, das auf einem Bezugspotential, üblicherweise die Gerätemasse, gehalten wird. Eine Wechselspannungsquelle 18 ist zwischen dem Substrat und dem Koronadraht 12 verbunden, wobei die Größe der Wechselspannungsquelle so ausgewählt ist, daß nahe dem Draht 12 eine Koronaentladung erzeugt wird. Eine leitende Abschirmung 20 ist dem Koronadraht benachbart auf der der aufladbaren Oberfläche entgegengesetzten Seite des Drahtes angeordnet.
Die Abschirmung 20 ist mit einem Schalter 22 verbunden, der in Abhängigkeit von seiner Stellung erlaubt, daß die Koronavorrichtung entweder in der Ladungsneutralisierungsbetriebsart oder einer Ladungsabsetzungsbetriebsart betrieben wird. Mit dem Schalter 22, wie er gezeigt ist, ist die Abschirmung 20 der Koronavorrichtung über eine Leitung 24 mit Masse verbunden. In dieser Position wird kein Gleichspannungsfeld zwischen der Oberfläche 14 und der Abschirmung 15 erzeugt und die Koronavorrichtung arbeitet, über eine Anzahl von Wechselspannungszyklen irgendwelche auf der Oberfläche 14 vorhandene Ladung zu neutralisieren.
Mit dem Schalter 22 in einer der durch unterbrochene Linien gezeigten Stellungen ist die Abschirmung mit einem Anschluß einer Gleichspannungsquelle 23 oder 27 verbunden, wobei die anderen Anschlüsse der Quellen über eine Leitung 26 mit Masse verbunden sind, wodurch ein Gleichspannungsfeld zwischen der Oberfläche 14 und der Abschirmung 20 hergestellt wird. In dieser Stellung arbeitet die Korona, eine Nettoladung auf der Oberfläche 14 abzusetzen, wobei die Polarität und Größe dieser Ladung von der Polarität und Größe der Gleichvorspannung abhängt, die an die Abschirmung 20 angelegt ist.
Der Koronadraht 13 kann in herkömmlicherweise an seinen Enden durch isolierende Endblöcke (nicht gezeigt) gehalten werden, die an den Enden der Abschirmungsstruktur 20 befestigt sind. Der Draht 12 kann aus irgendeinem herkömmlichen leitenden Drahtmaterial, wie rostfreier Stahl, Gold, Aluminium, Kupfer, Wolfram, Platin oder ähnlichem, hergestellt sein. Der Durchmesser des Drahtes 11 ist nicht kritisch und mag typischerweise zwischen 12,5 und 380 um variieren und ist vorzugsweise ungefähr 230 um.
Irgendein geeignetes dielektrisches Material kann als die Beschichtung 13 verwendet werden, das bei der angelegten Koronawechselspannung nicht durchbricht und das bei den in einer Koronaaufladevorrichtung vorhandenen Bedingungen chemischen Angriffen widersteht. Anorganische Dielektrika haben sich herausgestellt, zufriedenstellender als organische Dielektrika wegen ihrer höheren Spannungsdurchbruchseigenschaften und des größeren Widerstandes gegenüber einer chemischen Reaktion in dem Koronaumfeld zu arbeiten.
Die Dicke der dielektrischen Beschichtung 13, die in der Koronaaufladevorrichtung der Erfindung verwendet wird, ist derart, daß im wesentlichen kein Leitungsstrom oder Aufladungsgleichstrom durch sie hindurch zugelassen wird. Typischerweise ist die Dicke derart, daß die kombinierte Dicke aus Draht und Dielektrikum in den Bereich 178 bis 762 um fällt, wobei eine typische Dielektrikumsdicke von 51 bis 254 um ist. Gläser mit einer dielektrischen Durchbruchsfestigkeit oberhalb von 80 V/um bei 4 KHz und in dem Dickenbereich von 51 bis 127 um haben sich durch Versuche herausgestellt, als daß sie zufriedenstellend als das dielektrische Beschichtungsmaterial arbeiten. Wenn die Frequenz oder die Dicke abnimmt, nimmt üblicherweise die Festigkeit in Volt pro um zu. Die ausgewählte Glasbeschichtung sollte frei von Hohlräumen und Einschlüssen und in guter Berührung mit dem Draht sein oder diesen benetzen, auf dem sie abgeschieden ist. Andere mögliche Beschichtungen sind keramische Materialien, wie Kieselerde, Zirkon, Bornitrit, Berylliumoxid und Siliziumnitride. Organische Dielektrika, die bei einer Korona ausreichend stabil sind, können auch verwendet werden.
Die Frequenz der Wechselspannungsquelle 18 kann weit im Bereich von 60 Hz, der Netzquelle, bis zu einigen Megaherz geändert werden. Die Vorrichtung wurde bei 4 KHz betrieben und geprüft und es hat sich herausgestellt, daß sie zufriedenstellend arbeitet.
Die Abschirmung 20 ist in der Form eines Halbkreises gezeigt, aber irgendeine der herkömmlichen Formen, die für Koronaabschirmungen beim elektrostatographischen Aufladen verwendet werden, können eingesetzt werden. Tatsächlich kann die Aufgabe der Abschirmung 20 durch irgendein leitendes Glied, beispielsweise ein blanker Draht in der Nähe des Drahtes durchgeführt werden, wobei die genaue Lage nicht kritisch ist, um einen zufriedenstellenden Betrieb der Vorrichtung zu erhalten.
Wenn der Schalter 22 wie gezeigt verbunden ist, so daß die Abschirmung 20 auf Masse liegt, arbeitet die Vorrichtung von sich aus, irgendwelche auf der Oberfläche 14 vorhandene Ladung zu neutralisieren. Dies ist ein Ergebnis der Tatsache, das kein Aufladungs-Nettogleichstrom durch die Elektrode 11 wegen der dicken, dielektrischen Beschichtung 13 um und den Draht 12 hindurchgeht.
Es wird auf die Fig. 1 Bezug genommen; der Betrieb der Koronaaufladevorrichtung der Erfindung, um eine spezifische Nettoladung auf einer Bilderzeugungsoberfläche abzusetzen, wird durchgeführt, indem der Schalter 22 in eine der mit unterbrochenen Linien gezeigten Stellungen bewegt wird, wodurch ein Gleichspannungspotential positiver Polarität oder negativer Polarität in bezug auf die Oberfläche 15 an die Abschirmung angelegt werden kann.
Beim Aufladebetrieb liegen typische, an die Koronaelektroden angelegte Wechselspannungen im Bereich von 4 KV bis 7 KV bei einer Frequenz zwischen 1 KHz und 10 KHz. Wenn das leitende Substrat des Bilderzeugungsgliedes auf Massepotential gehalten wird, wird eine negative Gleichvorspannung von ungefähr 800 Volt bis ungefähr 4 KV an die Abschirmung angelegt. Wegen weiterer Einzelheiten der Betriebsweise der oben beschriebenen "dicorotron"-Vorrichtung wird auf US-A-4,086,650 von Davis u. a. verwiesen.
Es wird erneut auf die Fig. 1 Bezug genommen; die Abschirmung 20 ist zumindest an ihrer Unterseite mit einer im wesentlichen durchgehenden, dünnen, leitenden, trockenen Schicht 28 aus Aluminiuinhydroxid beschichtet, die Graphitteilchen und Pulverisiertes Nickel enthält, um die Stickstoffoxidarten zu neutralisieren, die erzeugt werden können, wenn ein Dicorotron eingeschaltet wird. Typischerweise wird die trockene Schicht durch Trocknen oder Dehydratisieren einer flüssigen Dispersion gebildet, vorzugsweise einer wäßrigen, die als eine etwas gelatineförmige Beschichtung auf die Substratabschirmung aufgebracht worden ist. Typischerweise ist das Graphit in der Dispersion mit einer Menge von ungefähr 7 Gewichtsprozent bis 13 Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes der Dispersion vorhanden. Die Graphitteilchen haben typischerweise eine Größe von ungefähr 0,04 Mikrometer bis ungefähr 22 Mikrometer. Das pulverisierte Nikkel ist in der Dispersion mit einer Menge von ungefähr 3 Gewichtsprozent bis ungefähr 10 Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes der Dispersion vorhanden. Typischerweise besitzen Nickelpulver eine Teilchengröße von ungefähr 1,1 Mikrometer bis ungefähr 34 Mikrometer. Ferner können geringe Mengen bis zu 10 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Schicht aus nichtreagierendem Füllmaterial, wie Kieselerde, in der Beschichtungszusammensetzung vorhanden sein. Man nimmt an, daß solches nichtreagierende Füllematerial eine Schichtelastizität für das Koronaumfeld schafft. Reagierende, leitende Füllmaterialien, wie Metallteilchen, werden nicht bevorzugt, da sie dazu neigen, mit den Stickstoffoxidarten unter Bildung von Nitratpulver zu reagieren.
Während eine solche Zusammensetzung zufriedenstellend arbeiten kann, wird bevorzugt, in die Beschichtungszusammensetzung ein Bindemittel einzuschließen, um die mechanischen Eigenschaften der Schicht zu steigern, wie ihre Anhaftung an dem zu beschichtenden Substrat und die Kohäsion der getrockneten Schichtmatrix. Typischerweise sind die Bindemittel wasserlösliche und dispergierbare Kunststoffe bzw. Kunstharze, die in einer Menge bis zu ungefähr 34 Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes der trockenen, leitenden Schicht vorhanden sind. Polyvinylacetat ist ein solches typisches Bindemittel.
Die im wesentlichen durchgehende, dünne, leitende, trockene Schicht aus Aluminiumhydroxid, die Graphitteilchen und pulverisiertes Nickel enthält, kann auf der zu beschichtenden Oberfläche gebildet werden, indem eine wäßrige Lösung oder Dispersion als eine dünne Schicht darauf aufgetragen wird. Typischerweise können die trockenen Schichten durch Aufbringen der Beschichtungsdispersion durch Sprühen, unter Einschluß von elektrostatischem Sprühen, oder Aufstreichen wie eine Farbe oder durch Tauchbeschichtung gebildet werden. Beim Trocknen, das Raumtemperatur und erhöhte Temperatur einschließt, dehydratisieren die flüssigen Schichten so, daß sie eine kohärente Schicht mit einer starken, festen Anhaftverbindung an der zu beschichtenden Oberfläche erzeugen. Die Dispersionen werden mit einer Dicke aufgetragen, die während einer vernünftigen Zeitdauer nicht durch die irreversible Neutralisierung von Stickstoffoxiden verbraucht wird. Typischerweise wird sie mit einer Dicke aufgetragen, um eine trockene Schichtdicke von ungefähr 7,6 bis 25 um als eine im wesentlichen gleichförmige, durchgehende Schicht ohne Poren zu ergeben. Die Schicht kann als eine einzelne Schicht oder in mehreren Schichten aufgetragen werden, wie es erwünscht ist. Der genaue Mechanismus, durch den die Graphit und Nikkel enthaltende Aluminiumhydroxidschicht eine lange wirkungsvolle Lebensdauer beim Neutralisieren der Stickstoffoxidearten ohne die Bildung und den Aufbau von Nitrat- und Karbonatsalzen erzeugt, ist nicht verstanden. Man nimmt jedoch an, daß sich das Aluminiumhydroxid mit den Stickstoffoxidarten kombiniert, Aluminiumnitrat in einer irreversiblen Reaktion zu bilden, aber es wird kein weißes Pulver beobachtet. Ein solcher Mechanismus würde vollständig die Möglichkeit entfernen, daß das Fotoaufzeichnungsmaterial Stickstoffoxidarten ausgesetzt wird. Da kein weißes Pulver beobachtet wird, nimmt man an, daß die Reaktion langsam mit einem molekularen Maßstab stattfindet, der von dem unbewaffneten Auge nicht wahrgenommen wird, wobei die Reaktionsprodukte der ursprünglichen Schicht dispergiert bleiben. Ferner wird angenommen, daß die beim Trocknen gebildete, anhaftende Schicht als nicht hydratisiertes Aluminiumoxid, ein hydratisiertes Oxid oder Aluminiumhydroxid oder Mischungen davon vorliegt. Eine Art, die Wirkung des hydratisierten Aluminiumoxids zu kennzeichnen, ist als ein Aluminiumhydroxid, das in Gegenwart von Stickstoffoxiden als eine Base gemäß der folgenden Gesamtreaktion wirkt:
Al(OH)&sub3; + 1HNO&sub3; T Al(OH)&sub2;NO&sub3; + 1H&sub2;O
Das Nickelpulver in der Schicht neigt auch dazu, die Stickcostoffoxidarten zu neutralisieren, wobei dies jedoch mit im wesentlichen keiner Salzbildung auftritt. In dieser Beziehung ist Nickelpulver gewisserweise einzigartig. Die Gegenwart von Nickelpulver verstärkt auch die Leitfähigkeit, die der Schicht durch das Vorhandensein von Graphitteilchen verliehen wird.
Fig. 2 stellt eine bevorzugte Ausführungsform in der Dicorotron-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In Fig. 2 ist der Dicorotron-Draht 30 zwischen Ankern 31 an gegenüberliegenden Enden gehalten, die in Endblöcken 35 verankert sind. Die leitende Abschirmung 34 ist rohrförmig so konstruiert, daß sie in dem Boden des Gehäuses 39 mittels einer Handhabung 36 verschiebbar angebracht ist. Die Abschirmung ist mit der Stromversorgung über einen Gleitkontakt an ihrer inneren Oberfläche mit einer Blattfeder verbunden, die wiederum mit einem Gleichspannungssteckerstift (nicht gezeigt) verbunden ist. Das Stromversorgungspotential kann positiv, negativ oder Null (auf Masse) in Abhängigkeit von der Aufgabe der Vorrichtung sein. Sie wird in ihrer Lage, wenn sie in das Gehäuse 39 eingeführt ist, mittels eines Federrückhaltegliedes 38 befestigt. Wenn sie in das Gerät eingeführt ist, liefert der Hochspannungskontaktstift 33 den notwendigen Kontakt mit der Wechselstromversorgung. Zusätzlich zu der leitenden Abschirmung 34 umfaßt das Gehäuse 39 zwei sich vertikal erstreckende Seitenwände 32, die sich über die gesamte Länge des Dicorotron-Drahtes erstrecken. Die obere und die innere Oberfläche der Abschirmung 34 können eine im wesentlichen durchgehende, dünne, leitende, trockene Schicht aus Aluminiumhydroxid aufweisen, die Graphit- und Nickelpulver enthält. Zusätzlich können die sich vertikal erstreckenden Wände 32 des Gehäuses 39 auch mit einer Schicht 40 gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet sein. Das Gehäuse 39 kann zusammen mit den Seitenwänden 32 aus einem einzigen Formstück aus irgendeinem geeignetem Material, wie ein mit Polykarbonat versetztes Glas sein.
Fig. 3 zeigte eine alternative Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und ist insbesondere auf eine Koronaaufladevorrichtung mit einem einzelnen Draht gerichtet, bei der der Draht 44 zwischen isolierenden Endblockeinrichtungen 32 und 43 gehalten ist. Eine leitende Koronaentladungsabschirmung 46, die auf Masse liegt, erhöht die zur Leitung zur Verfügung stehende Ionendichte. Da sich auf der Abschirmung keine Ladung aufbaut, bleibt die Spannung zwischen der Abschirmung und dem Draht konstant, und eine konstante Ionendichte wird durch den Draht erzeugt. Die Wirkung der auf Masse liegenden Abschirmung besteht darin, die Größe des zu der Platte fließenden Stromes zu erhöhen. Der Koronadraht 44 ist an einem Ende an dem Anschluß 52 in der Endblockeinrichtung befestigt und an dem anderen Ende mit dem Anschluß 50 der zweiten Endblockeinrichtung befestigt. Der Draht 44 ist an dem zweiten Ende mit der das Koronapotential erzeugende Quelle 48 über die Leitung 55 verbunden. Eine solche Vorrichtung kann als eine Wechselspannungs-Voraufladungskorona- Erzeugungsvorrichtung Verwendung haben, in welchem Fall die Koronaaufladungsabschirmungsvorrichtung 46 mit einer Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet ist.
Die Fig. 4 und 5 zeigen alternative, bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung, die die Verwendung der vorliegenden Erfindung beim Beschichten des leitenden Koronasteuergitters einer Koronaaufladevorrichtung vergegenständlichen. In Fig. 4 ist die Koronaentladungsvorrichtung 57 so dargestellt, daß sie zwei lineare Stiftelektrodenanordnungen 58 und 59 aufweist, die zwischen isolierenden Endblockeinrichtungen 61 und 62 gehalten sind. Das leitende Koronasteuergitter 64 ist oben auf den linearen Stiftanordnungen angeordnet und mittels einer Schraube 65 in seiner Lage verankert und mit einer ein Potential erzeugenden Quelle durch die Leitung 66 verbunden. Beide linearen Stiftelektrodenanordnungen 58 und 59 sind mit der ein Potential erzeugenden Quelle durch die Leitung 67 verbunden. Eine solche Vorrichtung kann als eine negative Aufladekorona-Erzeugungsvorrichtung Verwendung haben, bei der das an das Gitter gelegte Potential einer Hochgleichspannungsversorgung ungefähr -800 Volt oder sehr nahe bei der erwünschten Spannung auf der Bilderzeugungsoberfläche ist, die eng von ihr beabstandet ist. Das an die zwei linearen Stiftelektrodenanordnungen angelegte Potential ist in dem Bereich von ungefähr -6000 bis ungefähr -8000 Volt. Die gesamte Einrichtung wird dadurch gehalten, daß sie zwischen drei spritzgegossene Kunststoffhaltestreifen eingeklemmt ist. In dieser Ausgestaltung liefern die zwei linearen Stiftkoronaelektroden in der Form eines Sägezahnes vertikal gerichtete Felder und Ströme aufgrund ihrer Geometrie, wobei ein höherer Wirkungsgrad des Stromes zu dem Fotoleiter gegen den gesamten erzeugten Strom bereitgestellt wird. Das Gitter wirkt als eine Ausgleichseinrichtung oder als Bezugspotential, das das Potential auf dem Substrat begrenzt, das aufgeladen wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Gitter mit einer im wesentlichen durchgehenden, dünnen, leitenden, trockenen Schicht aus Aluminiumhydroxid beschichtet sein, die Graphit und pulverisiertes Nickel enthält. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Gitter aus einer Berylliumkupferlegierung hergestellt, da es scheint, die Wirkung der Stickstoffoxidarten zu verringern, verglichen mit anderen Metallen, wie rostfreier Stahl. Typischerweise ist Beryllium in der Legierung mit einer Menge von ungefähr 0,1 Gew.-% bis 2,00 Gew.-% enthalten. Eine bevorzugte Legierung ist Copper Development Associates 172 (CDA 172), die 1,8 Gew.-% Beryllium aufweist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Stiftelektroden ebenfalls aus denselben Berylliumkupferlegierungen hergestellt.
Der Wirkungsgrad verschiedener unterschiedlicher Beschichtungen wurde unter Verwendung einer Koronaaufladevorrichtung mit Stiftanordnung und Gitter bestimmt, wie es in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, für ein aus rostfreiem Stahl hergestelltes Gitter und für ein aus Berylliumkupferlegierung hergestelltes.
Bei den Untersuchungen wurden die Abschirmungen oder Gitter der Koronaaufladevorrichtung in einem Prüfaufbau mit gemeinsamen Spannungspegeln von -1000 Volt betrieben. Die Spannung wurde an die Koronaelektrode angelegt, um einen Koronastrom von 2 Milliampere zu erzeugen. Die Untersuchung wurde in einem Umfeld hoher Feuchtigkeit durchgeführt das für die Herstellung von Auslöschungen förderlich ist. Die Abschirmung war 3 Millimeter von einer freien Aluminiumoberfläche beabstandet. Die Abschirmungen wurden, wie beschrieben, mit ausgewählten Beschichtungen beschichtet. Periodisch wurden die Koronaaufladevorrichtungen mit Abschirmung ungefähr alle 48 Stunden von der Alterungsbefestigung entfernt, die Stifte wurden gereinigt und die Koronaaufladevorrichtungen mit Abschirmung wurden in ein Kopiergerät Xerox 1065 eingesetzt, um Kopien zur Untersuchung zu erzeugen. Die Koronaentladungsvorrichtungen durften während 20 Minuten "Ausgasen" oder Stickstoffoxidarten desorbieren. Mehrere Kopien eines Prüfmusters wurden hergestellt und das Löschungsmaß beim Parken wurde mit der folgenden Übereinkunft bewertet:
Pegel 0: Keine Löschung sichtbar auf irgendeiner Kopie
Pegel 1: Geringe Erhellung des Bildes Geringe Größe: < 76,3 mm lang x < 25,4 mm weit
Pegel 2: Mäßige Erhellung des Bildes Mäßige Größe: < 152,4 mm lang x < 25,4 mm weit
Pegel 3: Mäßige Erhellung des Bildes an den Rändern, wobei die Mitte der Fehlerstelle bis nahe zu der ursprünglichen Bilddichte gedunkelt ist Mäßige Größe < 152,4 mm lang x < 25,4 mm weit
Pegel 4: Erhellung des Bildes an den Rändern, wobei die Mitte der Fehlerstelle beträchtlich gedunkelt ist Große Größe: > 152,4 mm lang x > 25,4 mm weit
Pegel 5: Bildverlust an den Rändern, wobei die Mitte der Fehlerstelle dunkel ist. Große Größe: > 152,4 mm lang x > 25,4 mm weit
Bei der oben definierten Meßskala wäre eine Löschung beim Pegel 3 für die meisten Kopier- oder Druckanwendungen, die das Drucken von Bildern einschließen, zufriedenstellend, wäre aber etwas weniger als zufriedenstellend für Bilder oder graphische Abbildungen.
Nach jeder Herstellung von Prüfvorlagen wurden die Koronaaufladevorrichtungen mit Abschirmung zu der Prüfbefestigung zurückgebracht. Die Untersuchungen wurden über eine Dauer von 500 Stunden durchgeführt. Die Park-Löschungs/ Zeitverfolgungs-Leistung ist für die folgenden Beispiele in Tabellenform angegeben. Bei den Beispielen beziehen sich alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben. Die Beispiele 1a, 1b sind nur zum Zweck des Vergleiches.

BEISPIELE 1a, 1b

Die Abschirmungen sind mit einer leitenden Graphitschicht (Electrodag 121) beschichtet, wie es in meiner US-A- 4,646,196 beschrieben ist. Electrodag 121 ist von Acheson Colloid Company, Port Huron, Michigan, erhältlich und ist eine wäßrige Dispersion aus halbkolloidem Graphit in einem anorganischen Bindemittel, das bei 350 ºC in einer Stunde härtet, um eine harte, leitende Beschichtung zu bilden, und von dem angenommen wird, daß es bezogen auf das Gewicht 77,5 % Wasser, 14,5 % hydratisiertes Aluminiumoxid, 7 % Graphit und ungefähr 1 % Polyvinylpyrollidon enthält. Beide Seiten der Abschirmungen wurden mit der Zusammensetzung besprüht und die Abschirmungen konnten trocknen, bevor sie in der Prüfbefestigung angeordnet wurden. Beispiel 1b ist eine Berylliumkupferabschirmung und 1a ist eine Abschirmung aus 304 rostfreiem Stahl. Die Ergebnisse der Untersuchung in TABELLE 1 aufgeführt. TABELLE 1 Zeit (Stunden) Beispiel Löschungspegel des Beispiels bei rostfreiem Stahl 304

BEISPIELE 2a 2b

Das Verfahren der Beispiele 1 wird mit Ausnahme davon wiederholt, daß die Beschichtungszusammensetzung pulverisiertes Nickel enthält, und angenommen wird, daß sie ungefähr einen Feststoffanteil von 21% aufweist, der bezogen auf das Gewicht ungefähr 14,5% hydratisiertes Aluminiumoxid, 36%
Graphit, 36% Nickel und 8,5% Tonerde enthält.
Die Ergebnisse der Untersuchung einer Abschirmung aus rostfreiem Stahl, Beispiel 2a, und eine Abschirmung aus Beryllimkupfer, Beispiel 2b, sind in TABELLE 2 aufgeführt. TABELLE 2 Zeit (Stunden) Beispiel Löschungspegel des Beispiels bei rostfreiem Stahl 304

BEISPIELE 3a, 3b

Das Verfahren der Beispiele 2a und 2b wird mit der Ausnahme wiederholt, daß angenommen wird, daß der Feststoffanteil der Beschichtungszusammensetzung ungefähr 54 Gew.-% Graphit und 18 Gew.-% Nickel aufweist. Die Ergebnisse der Prüfung einer Abschirmung aus rostfreiem Stahl, Beispiel 3a, und eine Abschirmung aus Berylliumkupfer, Beispiel 3b, sind in TABELLE 3 aufgeführt. TABELLE 3 Zeit (Stunden) Beispiel Löschungspegel des Beispiels bei rostfreiem Stahl 304

BEISPIELE 4-6

Das Verfahren des Beispiels 1 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß alle untersuchten Abschirmungen aus der Berylliumkupferlegierung 172 BeCu waren und die folgenden drei unterschiedlichen Beschichtungszusammensetzungen wurden bei ungefähr 75, 125, 175, 225, 300, 350 und 400 Stunden untersucht wurden.

BEISPIEL 4

Die Abschirmung aus Berylliumkupfer wurde mit Nickelmetall mit einer Dicke von ungefähr 12,7 um überzogen.

BEISPIEL 5

Die Abschirmung aus Berylliumkupfer wird mit der Zusammensetzung der Beispiele 1a und 1b beschichtet.

BEISPIEL 6

Die Abschirmung aus Berylliumkupfer wurde mit einer Zusammensetzung beschichtet, von der angenommen wird, daß sie ungefähr 25,5 Gew.-% Festbestandteile enthält, die ungefähr bezogen auf das Gewicht 10% hydratisiertes Aluminiumoxid, 35% Graphit, 15% Nickel und 5,5% Tonerde und 30,5% eines Polyvinylacetates enthält, das durch einen Hydrolysevorgang mit niederem Pegel modifiziert wurde, um ein Polyvinylalkoholkomonomer zu bilden, um das Anhaften zu fördern. Die Prüfergebnisse sind in TABELLE 4 aufgeführt. TABELLE 4 Zeit (Stunden) Löschungspegel Beispiel
Ein Vergleich zwischen den Vergleichsbeispielen 1a, 1b, 4 und 5 mit den Beispielen 2a, 2b, 3a, 3b und 6 gemäß der Erfindung zeigt die verbesserte Funktionslebensdauer, die mit der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung erzielt wird. Während ein Vergleich des Beispieles 2a mit 1a nur eine bescheidene Verbesserung beim Auslöschungspegel bei der Abschirmung aus rostfreiem Stahl zeigt, ist die verbesserte Leistung der Beschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung dramatisch beim Vergleich der Beispiele 2b und 2a dargelegt, wobei zu beachten ist, daß es keine Verringerung beim Löschungspegel während 500 Stunden bei Verwendung mit dem Berylliumkupfersubstrat gibt. Ähnlich ist es beim Vergleich von Beispiel 3b mit 1b, wobei 500 Stunden vor dem Wahrnehmen eines Löschungspegel 1 verstrichen sind. In bezug auf das Beispiel 3a wird darauf hingewiesen, daß angenommen wird, daß sich die Ergebnisse aufgrund eines Anhaftfehlers der trockenen Schicht an dem rostfreien Stahlsubstrat ergeben. Das Beispiel 6 zeigt eine höhere Leistung und wird auch erreicht, wenn ein die Adhäsion und die Kohäsion förderndes Bindemittel hinzugefügt wird. Somit wird angenommen, daß eine beträchtliche nützliche Lebensdauerverlängerung verwirklicht werden kann, wenn die Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung bei Aufladevorrichtungen verwendet wird, um Stickstoffoxidarten zu neutralisieren, die während des Aufladebetriebes gebildet werden. Die Aufladevorrichtungen der vorliegenden Erfindung besitzen einen großen Korrosionswiderstand, einen Wasserwiderstand, eine anhaftende Beschichtung, die keine Bildung von übermäßigen, isolierenden Nitratablagerungen gibt, die die Arbeitsweise der Aufladevorrichtung hemmen. Bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der eine Berylliumkupferlegierung verwendet wird, wird angenommen, während man sich nicht auf irgendeine besondere Theorie festzulegen wünscht, daß die Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet, eine Oxidation der Berylliumkupferlegierung zu verhindern, wodurch die Bildung einer Oxidtrennschicht vermieden wird, die die Neutralisierungswirkung der Berylliumkupferlegierung an den Stickstoffoxidarten hemmt.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die besonderen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es für den Durchschnittsfachmann offensichtlich, daß viele Abänderungen, Abwandlungen und Veränderungen durchgeführt werden können. Es ist beabsichtigt, solche Abwandlungen und Abänderungen zu umfassen, wenn sie in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Koronaerzeugungs-Vorrichtung (10) zum Absetzen einer negativen Ladung auf einer Bilderzeugungsoberfläche (14), die von einer leitenden Unterlage (15) getragen wird, die auf einem Bezugspotential gehalten ist, umfassend:

wenigstens eine längliche, leitende Koronaentladungselektrode (12), die zwischen isolierenden Endblöcken gehalten ist,

eine Einrichtung, um die genannte Elektrode mit einer eine Korona erzeugenden Potentialquelle (18) zu verbinden, wenigstens ein Element (20 oder 64) nahe der genannten Koronaentladungselektrode, das Stickstoffoxidarten adsorbieren kann, die erzeugt werden, wenn die genannte Koronaentladungselektrode eingeschaltet ist, und Stickstoffoxidarten desorbieren kann, wenn die genannte Elektrode nicht eingeschaltet ist, wobei das genannte wenigstens eine Element mit einer im wesentlichen, durchgehenden, dünnen, leitenden, trockenen Schicht (28) beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht Graphit und pulverisiertes Nickel enthaltendes Aluminiumhydroxid umfaßt, wobei die genannte Schicht aus einer flüssigen Dispersion aus Aluminiumhydroxid gebildet worden ist, die ungefähr 7 bis ungefähr 13 Gewichtsprozent Graphit und von ungefähr 3 bis 10 Gewichtsprozent Nickel bezüglich des Gesamtgewichtes der Dispersion enthält.

2. Die Koronaerzeugungs-Vorrichtung des Anspruches 1, die ferner ein Bindemittel umfaßt, um ein Anhaften der genannten Schicht an dem genannten Element und eine Kohäsion innerhalb der Matrix der genannten Schicht zu erzeugen.

3. Die Koronaerzeugungs-Vorrichtung des Anspruches 2, bei der das genannte Bindemittel ein Polyvinylacetat-Bindemittel ist.

4. Die Koronaerzeugungs-Vorrichtung des Anspruches 1, bei der die genannte Schicht eine Dicke von 7,5 bis 25 um aufweist.

5. Die Koronaerzeugungs-Vorrichtung des Anspruches 1, bei der die Aluminiumhydroxid-Schicht als das nichthydratisierte Oxid, ein hydratisiertes Oxid, Aluminiumhydroxid oder Mischungen davon vorliegt.

6. Die Koronaerzeugungs-Vorrichtung des Anspruches 1, bei der die genannte wenigstens eine, längliche, leitende Koronaentladungselektrode wenigstens eine lineare Anordnung von Stiftelektroden umfaßt.

7. Die Koronaerzeugungs-Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das genannte wenigstens eine Element ein leitendes Koronasteuergitter (64) umfaßt.

8. Die Koronaerzeugungs-Vorrichtung des Anspruches 7, bei der das genannte Gitter aus einer Berylliumkupferlegierung hergestellt ist.

9. Die Koronaerzeugungs-Vorrichtung des Anspruches 8, bei der die genannte Berylliumkupferlegierung ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 2,0 Gew.-% Beryllium umfaßt.

10. Die Koronaerzeugungs-Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das genannte wenigstens eine Element eine leitende Abschirmung (34, 32,) umfaßt, die im wesentlichen die genannte koronaentladungselektrode (30) umgibt und eine längliche Öffnung darin aufweist, damit von der Elektrode ausgesandte Ionen in Richtung zu der aufzuladenden Oberfläche gerichtet werden können.

11. Die Koronaerzeugungs-Vorrichtung des Anspruches 10, bei der die genannte Abschirmung auf einer Seite der Koronaentladungselektrode eben (34) ist und ferner ein isolierendes Gehäuse (39) mit zwei Seiten (32) nahe der genannten Abschirmung einschließt, um eine längliche Öffnung zu begrenzen, damit von der Elektrode ausgesandte Ionen in Richtung auf eine zu ladende Oberfläche gerichtet werden können, wobei die genannten zwei Seiten des genannten isolierenden Gehäuses mit der genannten im wesentlichen durchgehenden, dünnen, leitenden, trockenen Schicht (40) beschichtet sind.

12. Die Koronaerzeugungs- Vorrichtung des Anspruches 10 oder Anspruches 11, bei der die genannte Koronaentladungselektrode (30) einen wenigstens in dem Entladungsbereich mit einem dielektrischen Material beschichteten, dünnen Draht umfaßt, und die genannte leitende Abschirmung eine mit ihr verbundene Einrichtung zur Verbindung mit einer Potentialquelle aufweist.

13. Die Koronaerzeugungs-Vorrichtung des Anspruches 12, bei der das genannte dielektrische Material Glas ist.