Способ и устройство для зарядки электрофотографических носителей изображения

Патент 945845

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советски к

Социапистическин

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii94 5845 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08. 08. 80 (21) 2974038/28-12 с присоединением заявки РЙ{23) Приоритет (51)М. Кл.

G 03 G 13/02

G 03 G 15/02

3Ъеудерстаеный камнтет

СССР ае делам нэебретеннй н еткрытнй

Опубликовано 23.07.82. Бюллетень ¹ 27

Лата опубликования описания 23, 07. 82 (53) УДК 772 Э3 (088.8) Г.В.Нестеренко, А.Ю.Кяршанскас и В (72) Авторы изобретения

f т!

g . г

i (71) Заявитель

Научно-исследовательский институт (54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ

ЭЛЕКТРОфОТОГРАФИЧЕСКИХ НОСИТЕЛЕЙ

ИЗОБРАЖЕНИЯ

Изобретение относится к электро-, графии и может быть использовано для зарядки электрофотографических носителей изображения в электрографичес. ких устройствах различного назначеа ния.

Известен способ зарядки электрофотографических носителей изображения, включающий генерацию носителей заряФ да коронным разрядом переменного тока, а отделение однополярных ионов из эоны генерации и осаждение их на электрофотослой осуществляют в электрическом поле, направление которого определяет знак носителей заряда, осаждаемых на электрофотослой.

Известно устройство для зарядки электрофотографических носителей изображения, содержащее коронирующий электрод, связанный с высоковольтным источником переменного и . постоянного напряжения, заземленный металлический экран для формирования поля разряда и экранирующую сетку, соединенную с низковольтным источни/ ком питания (1).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность зарядки.

Целью изобретения является повышение эффективности зарядки.

Поставленная цель достигается тем, что .согласно способу зарядки электрофотографических носителей изображения,. включающего генерацию носителей заряда коронным разрядом переменно" го тока, отделение электрическим по лем однополярных ионов из зоны генерации и осаждения их на электрофото- слой, генерацию носителей заряда производят а магнитном поле, ориентированном перпендикулярно к электрическому полю разряда, причем свободные электроны улавливаются в процессе отделения однополярных ионов.

Устройство для зарядки электрофотографических носителей изобрете"

945845 ния, содержащее коронирующий электрод связанный с высоковольтным источником переменного и постоянного напряжения, заземленный металлический экран для формирования поля разряда, иэкранирующую сетку, соединенную с низковольтным источником питания, имеет постоянный магнит, силовые ли нии которого в зоне генерации параллельны i плоскости сетки, коллектор, 1О расположенный в плоскости экранирующей сетки и заземленный через резистор.

Для осуществления способа,в облас- 15 ти коронирующего электрода с помощью магнитной системы создается магнитное поле, ориентированное перпендикулярно электрическому полю разряда. B процессе отделения однополярных ионов свободные электроны, отклоненные поперечным магнитным полем, улавливаются коллектором, на который подается потенциал смещения. Наличие скрещенных полей у поверхности коронирующего электрода (магнитного В и электрического Е) приводит к резкому увеличению концентрации ионизированных молекул в зоне генерации, так

:как магнитное поле оказывает влияние на дрейфовое движение электро ов, испускаемых с поверхности коронирующего электрода. Электрон, движущийся в магнитном поле, вращается вокруг линий магнитного поля с циклотронной

35 частотой, прямо пропорциональной заряду электрона и плотности магнитного потока и обратно пропорциональной массе электрона. Радиус вращения электрона (ларморовский радиус) за40 висит от компонентов линейной скорости электрона, перпендикулярной

В, и обратно пропорционален его циклотронной частоте. Таким образом, компонента скорости электрона в наФ 45 правлении В остается неизменной, а компонента скорости, перпендикулярная В, вызывает вращение. Вследствие этого получается, что свободные электроны, вылетевшие с поверхности коронирующего электрода, как бы прикреплены к линиям магнитного поля. Так как на движение электронов действует и электрическое поле

МЮф

Е, возбуждающее коронный разряд, то параллельная В компонента E вызыва.ет дрейф электронов в направлении

В, а совместное действие электрического поля перпендикулярной В компоненты E и магнитного поля В вызывает винтообразный дрейф вдоль оси, перпендикулярной обеим напряженностям (т.е. вдоль поверхности коронирующего электрода), дополнительно выравнивая локальные концентрации ионизированных молекул по длине коронирующего электрода. Это движение является источником холловской компоненты дрейфа. В результате эффекта

Холла дрейф электрона в направлении перпендикулярной В составляющей электрического поля E сильно подавля ется. Вращение электронов в поперечном магнитном поле удлиняет путь электрона с момента вылета его с по верности коронирующего электрода до момента его возвращения при переменах полярностей полуволн напряжения возбуждения коронного разряда, а следовательно, увеличивает число столкновений. электронов с молекулами воздуха, увеличивая тем самым концентрацию ионизированных молекул (отрицательных и положительных ионов) в облаке, окружающей коронирующий электрод.

Подавление поперечного дрейфа электронов магнитным полем имеет особое значение для магнитного удержания электронов в зоне коронного разряда.

Магнитный момент вращающегося электрона равен отношению кинетической энергии его вращения к плоскости магнитного потока: он является,константой движения - одним из адиабатических инвариантов движения электронов в магнитном поле. Поэтому, если электрон дрейфует вдоль линии магнитного поля в область больших плотностей магнитного поля В, энергия его вращения возрастает. Закон со"хранения энергии требует тогда, чтобы скорость дрейфа электрона уменьшалась. При некотором значении В кинетическая энергия станет чисто вращательной, и сила (обусловленная изменением В), ранее замедлявшая дрейф электрона, повернет его в обратном направлении. Таким образом, электрон отразится. Затеи он будет отдавать вращательную энергию, ускоряясь в направлении меньших В. Это - эффект магнитного зеркала. Если конфигурация магнитного поля подобрана так, что оно концентрируется на концах области удержания, то электроны заперты в магнитной бутылке и не мо5 945 гут выйти ни вдоль поля, ни поперек его. Это и позволяет почти полностью исключить локальные пробои заряжаемых электрофотографических носителей изображения. 5

На чертеже представлена схема устройства для зарядки электрофотографических носителей иэображения.

Корбнирующий электрод 1 установ= лен внутри раскрытого снизу иэоли- lî рующего желоба 2 параллельно поверхности электрофотослоя 3, нанесенного на электропроводящую подложку 4, имеющую постоянный, например, нулевой потенциал. Электрод 1 с помощью 15 высоковольтного провода 5 связан через конденсатор 6 с высоковольтным источником 7 переменного напряжения, а через дроссель 8 - с положительным (отрицательным) зажимом высоковольт- 20 ного источника 9 постоянного напряжения, отрицательный (положительный) зажим которого соединен с подложкой 4.

Параллельно электроду 1 на небольwoM расстоянии от него. расположен

Ь заземленный металлический экран 10. !елоб 2 предотвращает возникновение дугового разряда между эЛектродом 1 и экраном 10. Постоянный магнит 11 создает в области электрода -З0

1(зоне генерации) магнитное поле, силовые линии которого параллельны плоскости экранирующей сетки 12, которая расположена между электродом

1 и электрофатослоем 3 и подключена

35 к отводу от истоыника 9. Пластины коллектора 13, расположенные в плоскости экранирующей сетки 12, заземлены через резистор 14.

Устройство работает следующим образом.

При подаче высокочастотного переменного напряжения от источника 7 (4-9 кВ с частотой 1-100 кГц ) между электродом 1 и экраном 10 возникает нелинейное неоднородное переменное электрическое поле и возбуждается коронный разряд. Электроны, испускаемые с поверхности электрода 1, под действием скрещенных электрического

50 (создаваемого источником 7) и магнитного (создаваемого постоянным магнитом 11, причем индукция магнитного поля может быть в пределах 0,030,1T) полей многократно циклируют,интенсивно ионизируя молекулы возду55 ха, что значительно увеличивает эф-. фективность процесса ионизации и приводит к возрастанию концентрации по\

845 6 ложительных и отрицательных ионов в облаке, окружающем коронирующий электрод 1. Для отделения положительных либо отрицательных ионов иэ зоны генерации и переноса их на заряжаемую поверхность электрофотослоя.3, между электродом 1 и проводящей подложкой 4 приложено постоянное-напря" жение, соответствующей полярности, зависящее от расстояния между элект родом 1 и заряжаемой прверхности электрофотослоя 3, которое подается от источника 9, подключенного к приводу 5 и подложке 4. Во избежание замыкания BblcoKo÷àñòíoão переменного напряжения от истоиника 7 через источник 9 в устройстве предусмотрен дроссель 8. Поскольку траектория движения ионов слабо зависит от величины магнитного поля, подвижность электронов в направлении, перпендику-. лярном линиям магнитного поля, становится значительно ниже, чем для ионов, и поступление электронов на поверхность эаряжаемого электрофотослоя 3 затруднено. При включении напряжения, осаждения от источника 9 некоторое число электродов уходит иэ зоны магнитного паля. Для исключения их попадания на поверхность заряжаемого электрофотослоя 3 и предотвращения его локальных пробоев, используется коллектор 13, заземленный через резистор 14. Для управления максимальной величиной потенциала зарядки электрофотослоя 3 предусмотрена экранирующая сетка 12, потенциал которой может иметь некоторое промежуточное значение между нулевым потенциалом и потенциалом электрода 1, определяемое положением отвода от источника 9.

Формула изобретения

Способ зарядки электрофотографических носителей изображения, включающий генерацию носителей заряда коронным разрядом переменного тока, отделение электрическим полем однополярных ионов из зоны генерации и осэждение их на электрофотослой, отличающийся тем, что, с целью повывения эффективности зарядки, генерацию носителей заряда производят в магнитном поле, ориенти рованном перпендикулярно к электрическому полю разряда..

845

Составитель В.Аксенов

Редактор Л.Гратилло Техред Т, Маточка Корректор У.Пономаренко

Заказ 5328/67 Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 94

2. Способ по п.1, о т. л и ч а юшийся тем, что свободные электроны улавливаются в процессе отделения однополярных ионов.

3. Устройство для зарядки электро- s фотографических носителей иэображения содержащее коронирующий электрод,связанный с высоковольтным источником переменного и постоянного напряжений, заземленный металлический экран 1О для формирования поля разряда и экранирующую сетку, соединенную с низковольтным источником питания, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности зарядки, он имеет постоянный магнит, силовые линии которого в зоне генерации параллельны плоскости сетки.

4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно имеет коллектор, расположенный в плоскости экранирующей сетки и заземленный через резистор. I

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ю 3.390266, кл. G 03 G 15/02, 1968.