DE102008004226B4

DE102008004226B4 - Einrichtung und Verfahren zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht mit gerichteter Belüftung der Korona-Elektrode

Info

Publication number: DE102008004226B4
Application number: DE102008004226.9A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schwarz Heinrich; Dipl.-Ing. Josef (FH) Liebl; Dr.-Ing. Berg Martin
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2028-01-15
Also published as: DE102008004226A1

Abstract

Einrichtung zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht eines Fotoleiters (12) in einem Drucker oder Kopierer, mit dem Fotoleiter (12) und mindestens einer Koronaanordnung (14, 16, 18, 20, 22), umfassend mindestens eine lang gestreckte Elektrode (24) zur Ausbildung eines elektrischen Feldes, und eine die Elektrode (24) mit Abstand teilweise umgebende elektrische Abschirmung (26), und mit einer Vorrichtung zum Zuführen eines Luftstroms und zum Abführen des Luftstroms, wobei die Abschirmung (28) über ihre Länge parallel zur Elektrode (24) eine schlitzförmige Düse (30) und eine einem Teilbereich der Fläche des Fotoleiters (12) zugewandte Öffnung umfasst, die einen Luftstrom gerichtet der Elektrode (24) und dem Teilbereich zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom unter einem Winkel von 30 bis 60° zur Normalen der Oberfläche des Teilbereichs des Fotoleiters (12) der Elektrode (24) zugeführt ist, und dass die Elektrode (24) mit Glas ummantelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht eines Fotoleiters in einem Drucker oder Kopierer mit mindestens einer Koronaanordnung, umfassend eine lang gestreckte Elektrode zur Ausbildung eines elektrischen Feldes, und mit einer Vorrichtung zum Zuführen und zum Abführen eines Luftstroms. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht.
Aus der US 4 086 650 A ist eine Einrichtung zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht eines Fotoleiters beschrieben, bei der die Korona mit Hilfe einer länglichen Elektrode erzeugt wird, die mit einem dielektrischen Stoff ummantelt ist. Um die Elektrode ist eine etwa halbkreisförmige Abschirmung konzentrisch angeordnet, die mit Gleichspannungspotential beaufschlagt werden kann. Die Elektrode selbst wird mit Wechselspannung beaufschlagt.
Aus der US 4 745 282 A ist eine Koronaeinrichtung bekannt, die eine Einrichtung zum Zuführen eines Gasstroms zur Korona-Elektrode umfasst. Das Gas tritt über Auslassöffnungen aus und wird auf die Oberfläche des Fotoleiters gerichtet und strömt dort entlang der Oberfläche des Fotoleiters und belüftet so die Elektrode der Koronaanordnung.
Aus der US 5 170 211 A ist eine Belüftungsanordnung für Koronaelektroden bekannt, die einen Rahmen mit unterschiedlichen Öffnungen umfasst. Über erste Öffnungen wird der Elektrode Luft zugeführt und über weitere Öffnungen, die Filterelemente umfassen, wird Luft gefiltert abgeführt.
Aus der US 7 174 114 B2 ist eine Koronaanordnung mit einem Belüftungssystem bekannt, bei dem die Belüftungsluft den Elektroden so zugeführt wird, dass der Luftstrom nicht direkt auf die Oberfläche des Fotoleiters gerichtet wird.
Aus der GB 1 220 745 A ist eine Einrichtung zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht eines Fotoleiters bekannt. Auf zwei nebeneinander angeordneten Elektroden ist ein Luftstrom im wesentlichen in Richtung der Normalen der Oberfläche eines Fotoleiters gerichtet. Auf diese Weise wird der von den Elektroden erzeugte Koronawind in Richtung der Oberfläche des Fotoleiters gestützt.
Aus der JP 08-166697 A ist eine Einrichtung zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht eines Fotoleiters für Mehrfarbenanwendung bekannt, bei der ein gefilterter Luftstrom auf die Elektrode gerichtet ist. Die Elektrode ist von einem Gehäuse umgeben. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Düse schräg geführt, so dass der Luftstrom unter einem Winkel zur Normalen der Oberfläche des Fotoleiters der Elektrode zugeführt ist. Jedoch trifft dieser Luftstrom auch auf die Seitenwand der Abschirmung, so dass sich eine Verwirbelung der Luft ergibt und die Luft nunmehr in Richtung der Normalen der Oberfläche des Fotoleiters zugeführt wird.
Aus der DE 26 30 762 A1 ist eine Koronaeinrichtung bekannt, bei der der Koronadraht mit einer dielektrischen Schicht, z. B. aus Glas, ummantelt ist. Mit Hilfe dieser dielektrischen Schicht wird der Durchgang eines Gleichstroms durch die Elektrode verhindert.
Die EP 1 082 642 B1 beschreibt ein Drucksystem, bei dem mehrere Koronaanordnungen nebeneinander angeordnet sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht eines Fotoleiters in einem Drucker oder Kopierer anzugeben, bei der bzw. bei dem eine gleichmäßige Aufladung der Schicht erfolgt und ein kleiner Bauraum erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung hat die Abschirmung eine Doppelfunktion. Einerseits trägt sie durch ihre elektrische Funktion zur gerichteten Aufladung der fotoempfindlichen Schicht bei. Andererseits enthält sie eine schlitzförmige Düse, welche der Elektrode einen Luftstrom gerichtet zuführt. Aufgrund dieser Doppelfunktion wird eine gleichmäßige Korona erzeugt, die eine gleichmäßige, homogene Aufladung der fotoempfindlichen Schicht gewährleistet, wobei der notwendige Bauraum klein bleibt.
Gemäß der Erfindung ist der Luftstrom unter einem Winkel von 30 bis 60°, vorzugsweise 40 bis 50°, zur Normalen der Oberfläche des Fotoleiters der Elektrode zugeführt. Auf diese Weise wird eine geringe Verwirbelung des Luftstroms erreicht, so dass die Ausbildung der Korona sehr gleichmäßig ist, was zu einer gleichmäßigen Aufladung der fotoempfindlichen Schicht führt. Geringe Schwankungen in der Bauteilegeometrie, beispielsweise die Breite der schlitzförmigen Düse und Ausrichtfehler, führen nicht zu Schwankungen in der Luftströmung um die Elektrode herum. Vielmehr kann sich eine laminare Strömung um die Elektrode herum ausbilden, welche zu einer optimalen Belüftung und zur Ausbildung der gleichmäßigen Korona führt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht eines Fotoleiters angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Darin zeigt
1 eine Einrichtung in einem Drucker oder Kopierer mit mehreren Koronaanordnungen, und
2 ein Funktionsschema im Zusammenhang mit einer einzigen Koronaanordnung.
1 zeigt eine Prinzipskizze nach Art eines Teilquerschnitts einer Einrichtung 10 zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht eines Fotoleiters 12 in einem Drucker oder Kopierer. Der Fotoleiter 12 ist als Trommel mit einem Durchmesser von ca. 120 mm ausgebildet. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen Hochleistungsdrucker, bei dem sich die Oberfläche des Fotoleiters 12 mit einer Geschwindigkeit größer 2 m/s bewegt. Um eine ausreichende Aufladungsqualität der fotoempfindlichen Schicht des Fotoleiters 12 zu erreichen, sind mehrere Koronaanordnungen 14, 16, 18, 20, 22 um den Umfang des Fotoleiters 12 angeordnet. Jede Koronaanordnung 14 bis 22 enthält eine lang gestreckte Elektrode 24 (nur eine ist bezeichnet), die mit Glas ummantelt ist. Die Elektrode 24 erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene in Querrichtung des Fotoleiters 12 und überdeckt mindestens den nutzbaren Bereich des Fotoleiters 12. Um jede Elektrode 24 ist eine elektrische Abschirmung 26 (nur eine ist bezeichnet) konzentrisch angeordnet, die im Wesentlichen halbkreisförmig ist. Die Abschirmung 26 ist aus einem stabilen Profil 28 gebildet, um über die Länge der Abschirmung 26 der gesamten Anordnung eine mechanische Stabilität zu verleihen. Jede Abschirmung 26 umfasst über ihre Länge parallel zur Elektrode 24 eine schlitzförmige Düse 30 (nur eine ist bezeichnet), über die ein Luftstrom der Elektrode 24 unter einem vorbestimmten Winkel zugeführt ist. Der Winkel beträgt 30 bis 60°, vorzugsweise 40 bis 50° zur Normalen der Oberfläche des Fotoleiters 12.
Den Koronaanordnungen 14 bis 22 wird Luft über einen Vorfilter 32 zugeführt. Dieser Vorfilter 32 erhält Zuluft 34 über einen Lüfter 36. Im Raum 38 zwischen dem Lüfter 36 und dem Vorfilter 32 ist die Zuluft 34 noch stark verwirbelt und hat über der Fläche des Vorfilters 32 ein sehr unterschiedliches Strömungsprofil. Das Vorfilter 32 dient neben der Filterwirkung, wobei Staubteilchen und andere Schmutzpartikel entfernt werden, zur Vergleichmäßigung des Luftstroms, welcher den Koronaanordnungen 14 bis 22, bzw. deren schlitzförmigen Düsen 30 zugeführt wird. Auf diese Weise erhalten alle Koronaanordnungen 14 bis 22 etwa die gleiche Zuluftmenge je Zeiteinheit, wodurch die verschiedenen Elektroden 24 der Koronaanordnungen gleichmäßig belüftet werden. Dies führt zu einer Vergleichmäßigung der Korona über die Länge der jeweiligen Elektrode 24 sowie über den Teilumfang des Fotoleiters 12, der durch die Korona aufgeladen wird.
Der von der jeweiligen Düse 30 der Elektrode 24 zugeführte Luftstrom wird durch eine einzige Absaugeinrichtung 40 gemeinsam für alle Koronaanordnungen 14 bis 22 abgesaugt. Die Absaugeinrichtung 40 umfasst einen Absaugraum 42 und eine Absaugöffnung 44, über die die mit Ozon aufgrund der Koronaentladung beladene Abluft abgesaugt und bei diesem Absaugvorgang auch gefiltert wird.
Die verschiedenen Koronaanordnungen 14 bis 22 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 46 zusammen mit dem Absaugraum 42 angeordnet. Dieses Korona-Gehäuse 46 ist lösbar an einem Lüftergehäuse 48 angebracht, so dass es leicht entnehmbar ist, um die Elektroden zu reinigen oder auszutauschen. Das Lüftergehäuse 48 ist fest mit einem Druckergehäuse verbunden.
Von den mehreren Koronaanordnungen 14 bis 22 können mindestens zwei Abschirmungen elektrisch voneinander isoliert sein, um an sie unterschiedliche Gleichspannungspotentiale anzulegen. Beim vorliegenden Beispiel sind die Abschirmungen der Koronaanordnungen 14 und 16 miteinander elektrisch verbunden, d. h. tragen gleiches elektrisches Gleichspannungspotential. Typischerweise liegt das Gleichspannungspotential im Bereich von 1000 V. Auch die Abschirmungen der Koronaanordnungen 18 und 20 sind miteinander elektrisch verbunden, sind jedoch von den Koronaanordnungen 14 und 16 elektrisch isoliert. Weiterhin ist auch die Abschirmung 26 der Koronaanordnung 22 von den anderen Abschirmungen der Koronaanordnungen 14 bis 20 elektrisch isoliert und kann ein unterschiedliches Potential tragen. Dadurch ist es möglich, eine variable Aufladecharakteristik für die fotoempfindliche Schicht des Fotoleiters 12 zu erzeugen, um unterschiedliche Prozessmodi einzustellen. Der erforderliche Ladestrom kann beispielsweise gleichmäßig auf die verschiedenen Abschirmungen verteilt werden. Andererseits kann beispielsweise beim Vorbeilauf des Fotoleiters an dem Koronagehäuse 46 die letzte Abschirmung so mit einem Spannungspotential beaufschlagt sein, dass das Aufladepotential auf der fotoempfindlichen Schicht des Fotoleiters 12 vergleichmäßigt wird. Durch diese Maßnahmen kann eine maximale Gleichmäßigkeit des Aufladepotentials oder eine Maximierung der Aufladegeschwindigkeit erreicht werden.
Eine kompakte Bauform der Einrichtung 10 wird weiterhin dadurch erreicht, dass die Abluft gemeinsam für alle Elektroden über eine einzige Absaugeinrichtung 40 abgeführt wird. Weiterhin wird die kompakte Bauform dadurch gefördert, dass geringe Abstände von der Elektrode 24 zur konzentrisch angeordneten Abschirmung 26 und zur Oberfläche des Fotoleiters 12 gewählt werden. Der Abstand der Elektrode 24 zur konzentrisch angeordneten Abschirmung 26 und/oder zum Fotoleiter 12 liegt im Bereich von 3 bis 8 mm, vorzugsweise im Bereich von 3,5 bis 4,5 mm. Dies gilt auch für die weiteren Koronaanordnungen 14 bis 20.
2 zeigt anhand einer einzigen Koronaanordnung 22 ein Funktionsschema. Umgebungsluft 50 wird über den Lüfter 36 angesaugt und verteilt sich im Raum 38. Das Vorfilter 32 enthält Filtermatten, welche den Luftstrom über die gesamte Durchtrittsfläche vergleichmäßigen, angedeutet durch die gleich langen Strömungspfeile. Die Luft wird entlang Strömungslinien 52 der Düse 30, die in die Abschirmung 28 eingelassen ist, und dann der glasummantelten Elektrode 24 gleichmäßig über ihre Länge unter dem weiter vorne beschriebenen Winkel zugeführt und umspült in einem laminaren Strom die Elektrode 24. Durch das gleichmäßige Belüften der Elektrode wird eine hohe Gleichmäßigkeit des Ladekorotronstroms erreicht. Die unter einem Winkel von etwa 45° einströmende Luft bietet dabei eine von der Geschwindigkeit des Fotoleiters 12 unabhängige Ausrichtung des Luftstroms auf die Elektrode 24 und damit die Möglichkeit einer variablen Druckgeschwindigkeit, bzw. Geschwindigkeit des Fotoleiters 12, ohne dass eine mechanische Anpassung der Koronaanordnung notwendig wäre. Die mit Ozon behaftete Abluft wird über die gemeinsame Absaugeinrichtung 40 abgesaugt.
Die beschriebene Einrichtung eignet sich gleichermaßen für positive und negative Aufladung der fotoempfindlichen Schicht eines Fotoleiters. Die Anzahl der verwendeten Koronaanordnungen kann verringert oder auch vergrößert werden. Der eingesetzte Vorfilter vergleichmäßigt und reinigt den einströmenden Luftstrom. Damit wird eine geringe Verschmutzung der Elektrode und eine hohe Lebensdauer der Elektrode erzielt. Die Elektroden werden mit Wechselspannung beaufschlagt, die typischerweise im Bereich von 14 kV (gemessen Spitze zu Spitze) liegt.
Bezugszeichenliste

10: Einrichtung
12: Fotoleiter
14, 16, 18,
20, 22: Koronaanordnungen
24: Elektrode
26: Abschirmung
28: Profil
30: Düse
32: Vorfilter
34: Zuluft
36: Lüfter
38: Raum
40: Absaugeinrichtung
42: Absaugraum
44: Absaugöffnung
46: Korona-Gehäuse
48: Lüftergehäuse
50: Umgebungsluft
52: Strömungslinien

Claims

Einrichtung zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht eines Fotoleiters (12) in einem Drucker oder Kopierer, mit dem Fotoleiter (12) und mindestens einer Koronaanordnung (14, 16, 18, 20, 22), umfassend mindestens eine lang gestreckte Elektrode (24) zur Ausbildung eines elektrischen Feldes, und eine die Elektrode (24) mit Abstand teilweise umgebende elektrische Abschirmung (26), und mit einer Vorrichtung zum Zuführen eines Luftstroms und zum Abführen des Luftstroms, wobei die Abschirmung (28) über ihre Länge parallel zur Elektrode (24) eine schlitzförmige Düse (30) und eine einem Teilbereich der Fläche des Fotoleiters (12) zugewandte Öffnung umfasst, die einen Luftstrom gerichtet der Elektrode (24) und dem Teilbereich zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom unter einem Winkel von 30 bis 60° zur Normalen der Oberfläche des Teilbereichs des Fotoleiters (12) der Elektrode (24) zugeführt ist, und dass die Elektrode (24) mit Glas ummantelt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der mehrere Koronaanordnungen (14 bis 22) nebeneinander in einem Korona-Gehäuse (46) angeordnet sind, wobei die jeder Elektrode (24) zugeführte Luft durch eine einzige Absaugeinrichtung (40) gemeinsam für alle Elektroden (24) absaugbar ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Vorfilter (32) vorhanden ist, dem Luft über einen Lüfter (36) zugeführt ist und über den Luft den schlitzförmigen Düsen (30) der mehreren Koronaanordnungen (14 bis 22) zuführbar ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der beim Einsatz mehrerer Koronaanordnungen (14 bis 22) mindestens zwei Abschirmungen (26) elektrisch voneinander isoliert sind, an die unterschiedliche Gleichspannungspotentiale gelegt sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Abstand der Elektrode (24) zur konzentrisch angeordneten Abschirmung (26) und/oder zum Fotoleiter (12) im Bereich von 3 bis 8 mm liegt.
Einrichtung nach Anspruch 3, bei der der Vorfilter (32) im Korona-Gehäuse (46) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Korona-Gehäuse (46) lösbar an einem Lüftergehäuse (48) angebracht ist, welches einen Lüfter (36) aufnimmt.
Verfahren zum Aufladen einer fotoempfindlichen Schicht eines Fotoleiters (12) in einem Drucker oder Kopierer, bei dem mindestens eine Koronaanordnung (14, 16, 18, 20, 22), jeweils mindestens eine lang gestreckte mit Glas ummantelte Elektrode (24) zur Ausbildung eines elektrischen Feldes und eine die Elektrode (24) mit Abstand teilweise umgebende elektrische Abschirmung (26) und eine einem Teilbereich der Fläche des Fotoleiters (12) zugewandte Öffnung umfasst, wobei Luft der Elektrode (24) und dem Teilbereich über eine schlitzförmige Düse (30) in der Abschirmung (26) gerichtet zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom unter einem Winkel von 30 bis 60° zur Normalen der Oberfläche des Teilbereichs des Fotoleiters (12) der Elektrode (24) zugeführt wird,
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem mehrere Koronaanordnungen (14 bis 22) verwendet werden, die nebeneinander in einem Korona-Gehäuse (46) angeordnet sind, und bei dem die jeder Elektrode (24) zugeführte Luft durch eine einzige Absaugeinrichtung (40) gemeinsam für alle Elektroden (24) abgesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem einem Vorfilter (32) Luft über einen Lüfter (36) zugeführt wird und die gefilterte Luft den schlitzförmigen Düsen (30) der mehreren Koronaanordnungen (14 bis 22) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem für die mehreren Koronaanordnungen (14 bis 22) mindestens zwei Abschirmungen (26) elektrisch voneinander isoliert sind, an die unterschiedliche Gleichspannungspotentiale gelegt werden.