DE1597805A1

DE1597805A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzielung optimaler Druckdichte eines elektrostatischen Bildes

Info

Publication number: DE1597805A1
Application number: DE19671597805
Authority: DE
Inventors: Sackrison Norman Bruce; Shelffo Loren Eugene
Original assignee: Multigraphics Inc
Current assignee: AB Dick Co
Priority date: 1966-10-20
Filing date: 1967-10-20
Publication date: 1970-06-18
Also published as: GB1195738A; US3527651A

Description

PATENTANWÄLTE DipWne. MARTIN LICHT Dr. REINHOLD SCHMIDT PATiNTANWXLTC LICHT, HANSMANN, HCRRMANN CiTRASicn Dipl-Wirhdi.-Ing. A X E L HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

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ADDRESSOGHAPH-MULTIGRAPH CORPORATION Mount Prospect, County of Cook, 111. 1600 West Central Road / V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Erzielung optimaler Druckdichte eines elektrostatischen Bildes.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrostatische Kopiermaschine und insbesondere auf eine neue und verbesserte Entwicklereinheit für Maschinen dieser Bauart und auf ein Verfahren zum Entwickeln von Kopien.

Auf.dem photoelektrostatischen Gebiet erfordert die Reproduktion eiitlfr bildlichen Darstellung auf einem photo-

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elektrostatischen Körper das Aufbringen einer lichtempfindlichen, elektrostatischen Ladung auf den Körper und das Belichten des aufgeladenen Körpers mit einem Muster von Licht und Schatten, welches dem Originalbild entspricht. Durch das Belichten erhält man ein latentes elektrostatisches Bild, welches dann durch Aufbringen elektroskopischen Puders oder Tones entwickelt wird. Dieser Toner klebt an den Bildbereichen fest und wird auf diesen mittels Hitze, Druck oder einem Auflösungsdampfverfahren fixiert.

Die geläufigen Verfahren zum Anbringen des Toners in photoelektrostatischen Vorrichtungen erfordern die Vervendung eines Tr&germediums, beispielsweise Glaekügelchen, lieenteilohen und Kieselmaterialien, welche mittels Reibung·elektrisitat den flockigen Tonerpuder halten, •o dass dieser direkt auf das Bild aufgebracht werden kann. Der Kontakt des Trägers und des Tonergemisches mit dem Bild kann durch Kaskadenbehandlung des Bildes er-SBielt werden; Tragerteilchen und Tonergemiaoh können auch durch herkömmliche Hagnetbtirβtenverfahren angebracht werden, indem magnetisch anziehbare Trägerteilchen, beispielsweise Iiβen, Magnetit oder dergleichen Verwendung finden.

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Die Herstellung guter Drucke von optimaler Dichte hängt unter anderem von dem geeigneten Verhältnis von Toner zu Trägerteilchen ab. Da der Toner wahlweise vom Bild angezogen wird, wird während des Kopien-Herstellungsverfahrens stetig Toner aus dem Gemisch abgezogen. Der Toner muss in geeigneten Mengen wieder aufgefüllt werden, um das geeignete Verhältnis wieder herzustellen. Ein Gemisch mit zuviel oder zuwenig Toner stellt ein ernsthaftes Problem dar, wenn mehrere Kopien mit gleichförmigem Druck oder Kopiendichte erzielt werden sollen.

Das Auffüllen des Toner* geschah bisher durch den Bedienunganann, welcher in regelmässigen Zeitabständen Toner mittels eines Verteilungsapparates zugab. Dies stellt aus manchen Gründen keine zweckmässige Lösung dar, beispielsweise wegen der erforderlichen Zeit, wegen der Art der zu behandelnden Materialien, wegen der Häufigkeit, mit welcher Toner zugesetzt werden muss, um die gleichförmige Druckdichte beizubehalten, und wegen der Tatsache, dass der Verbrauch von Tonermaterial durch die Kopiermaschine eine Funktion der Kopienart und der Anzahl der Kopien ist und nicht eine Beziehung zu einem Zeitintervall hat. Um diese Nachteile zu vermeiden, weisen eine Anzahl von Kopiermaschinen Vorrichtungen auf,

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um die Anzahl der Kopien zu zählen oder die Länge des erzeugten Kopienmaterials zu messen, wobei diese Angaben zur Steuerung der automatischen Bemessung oder Verteilung von Tonermaterial im Entwicklergemisch verwendet werden. Obwohl diese automatisch arbeitenden Vorrichtungen eine wesentliche Verbesserung darstellen, weisen sie trotzdem noch eine Anzahl von Nachteilen auf.

Beispielsweise wird bei den Vorrichtungen, welche die Anzahl der erzeugten Kopien zählen,.nicht der sich ändernde Bereich des entwickelten Bildes von einer Kopie zur nächsten berücksichtigt. Venn nicht jedes zu reproduzierend· Original nahezu denselben Tonerverbrauch aufweist, ist di· Erneuerung des Tonermateriale, basierend auf der Anzahl der durchlaufenden Kopien, nicht ausreichend, ua das genaue Verhältnis von Trägerteilchen zu Toner aufrechtzuerhalten. Verteilungsvorrichtungen, welche entsprechend der Länge des Kopienmaterials arbeiten, sind gleichermaseen mit diesen Nachteilen belastet.

Ee wurden Versuche unternommen, um die Deckkraft des Entwicklergemisches auf einem leitfähigen Bildmuster, welches an eine Stromquelle angeschlossen ist, um das Muster elektrisch vorzuspannen, so dass es eine Menge des elektroskopischen Pudere anzieht, in direkte Beziehung

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zu der Konzentration im Gemisch und zur Grosse der Vorspannung bzw. Magnetisierung zu setzen. Ein derartiges Verfahren ist ziemlich kompliziert und erfordert eine genaue Kontrolle der anderen Variablen, welche den Druck beeinflussen, beispielsweise die Reinigung des optischen Systems, die Partikelgrösse und dergleichen.

Eine automatische Steuerung zum Abfühlen und Korrigieren der Änderungen der Tonerkonzentration, basierend auf dem elektrischen Zustand des Gemisches, unabhängig von der Anzahl der Kopien, der Länge der Kopienblätter bzw. ohne die Bildreproduktion nachahaen zu nüssen, war bisher nicht möglioh. Haroh das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wurde «in Steuerungssystem geschaffen, ua den durchaohnittlichen Widerstand des Entwicklergea-isches abzufühlenj dieser ändert aich direkt ala Funktion d·· Verhältnisses von TrMgerteilchen zu Toner in Gemisch. Ea hat sich dabei herausgestellt, dass der Wideretand d«a Gemisch·· abnimmt, wenn die Menge des Toners verringert wird. Oieses Verhältnis gilt für die weisten System· aus Trägerteilchen und Toner, wobei das Verhältniemasβ für verschieden· Systeme unterschiedlich iat.

Mit der vorliegenden Erfindung soll deshalb eine neue

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und verbesserte photoelektrostatische Kopiermaschine geschaffen werden. Diese soll eine neue und verbesserte Entwicklungsvorrichtung aufweisen.

Mit Hilfe der neuen und verbesserten Kopiermaschine soll die Fertigung von Kopien mit gleichförmiger Druckdichte ermöglicht werden. Dabei soll mit Hilfe der neuartigen Entwicklereinheit automatisch «in bestimmtes Verhältnis von Trägermaterial zu Tonermaterial beibehalten werden.

Die neue und verbesserte Entwicklereinheit weist eine * Vorrichtung auf, um das tatsächliche Verhältnis von Trägermaterial «u Tonermaterial abeufühlen und um automatisch Tonermaterial nach Maßgabe eines erzeugten Signalee zu verteilen, bis das Verhältnis mittels der Steuerung wieder eingeregelt 1st.

Bei der neuen und verbesserten Entwicklereinheit wird ein Entwicklergemisch aus elektrisch leitfähigen und isolierenden Teilchen verwendet, wobei das Verhältnis dieser beiden Partikelmengen im Gemisch zueinander abgefühlt wird, um automatisch eine bestimmte Menge des isolierenden Partikelmateriala zugeben zu können, so dass das gewünschte Verhältnis der Teilchen im Gemisch beibehalten bleibt.

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Bei Verwendung eines Magnetbürsten-Entwicklers wird mit einem Entwicklergemisch von staubförmigem Eisen und Tonerpuder gearbeitet, wobei der elektrische Widerstand des Gemisches gemessen wird, üb die Zugabe von Tonerpuder zum Gemisch steuern zu können.

Bei dieser Anordnung wird das Tonermaterial wahlweise dem Entwicklergemisch zugegeben, indem der elektrische Widerstand des Gemischbereiches gemessen wird, welches sich in bürstenähnlicher Anordnung gebildet hat. Der elektrische Widerstand einer Hasse aus staubförmigem ' Eisen und Tonerpuder wird gemessen, um die elektrostatischen Bilder entwickeln zu können.

Eine Aueführuagsfor* der vorliegenden Erfindung weist eine photoelektrostatiach· Kopiermaschine der Bauart auf, bei welcher ein latentes, elektrostatisches Bild auf einer Fläche, entwickelt und mit Hilfe einer Entwicklereinheit sichtbar gemacht wird, wobei ein Gemisch von Trägerteilchen und Tonerpuder zum Einsatz kommt. Die Entwicklereinheit bringt das Gemisch aus Trägerteilchen und Tonespuder in Xontakt oder in die Nähe mit dem elektrostatischen Bild, wobei sich das Tonermaterial wahlweise auf dsr Oberfläche nach Maßgabe des elektrostatischen Bildes niederschlägt, um ein Bild

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sichtbar werden zu lassen, welches daraufhin fixiert wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Entwicklereinheit aus einer Magnetbürsten-Entwickleranordnung mit einem sich drehenden Zylinder bestehen, welchem ein Entwicklergemisch zugeführt wird; dieses Gemisch besteht aus elektrisch leitfähigen, staubförmigen Eisenträgertei,lchen und aus Tonerpuder, welcher aus einem im wesentlichen isolierenden, harzförmigen Material gefertigt

• ist. Während eines Bereiches seiner Umdrehung wird der Zylinder dem Einfluss eines Magnetfeldes ausgesetzt, wobei sich das Gemisch in bürstenähnlicher Anordnung auf einem Teil der Aussenflache des Zylinders niedersetzt. Die mit einem Bild versehene Oberfläche wird in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Zylinders bewegt, so dass die bürstenähnliche Masse in Kontakt mit der Bildfläche gebracht wird, um Tonermaterial nach Maßgabe des elektrostatisch geladenen Bildes auf die Oberfläche aufzubringen. Der Übergang des Tonermaterials vom Entwicklergemisch zur Bildfläche erschöpft den Vorrat an verfügbarem Toneraaterial, wodurch bei fortgesetztem Betrieb der Entwicklereinheit helle oder zu wenig getonte Kopien hergestellt werden.

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Um automatisch ein gewünschtes Verhältnis zwischen Trägermaterial und Tonermaterial beizubehalten, weist die verbesserte Entwicklereinheit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung auf, um den elektrischen Widerstand des Entwicklergemisches nach Maßgabe des Verhältnisses von Trägermaterial zu Tonermaterial zu messen. Diese Widerstandsinessvorrichtung ist an die Vertellungsvorrichtung für Tonermaterial angeschlossen und steuert diese, so dass Tonermaterial mit Hilfe des Verteilers dem Gemisch beigefügt wird, um das Verhältnis von Tonermaterialzu Eisenpuder beizubehalten. Auf diese Weise wird die gewünschte Kopien- oder Druckdichte beibehalten. Der Fühlkreis ist so ausgebildet, dass der Wideretand desjenigen uemischbereiches abgetastet wird, welcher sich in bürstenähnlicher Anordnung auf der Trommel bsw. auf dem Zylinder der Entwicklereinheit bildet. Der Widerstand des Gemisches kann jedoch an beliebiger Stelle der Entwicklereinheit gemessen werden.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Flg. 1 ist eine graphische Darstellung, an velcher die Beziehung εwischen Druckdichte und Widerstand des pulverförmigen Eisen-Tonergemischea in einer

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Magnetbürsten-Anordnung dargestellt ist;

Fig. 2 ist ein schematischer Schaltplan, um den Widerstand des Entwicklergemisches zu messen und um automatisch die Zugabe von Tonermaterial zum Gemisch zu regeln;

Fig. 3 ist eine bruchstückartige Schnittansicht einer Magnetbürsten-Anordnung, welche mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; und

Fig. k ist ein· bruchstückartige Schnittansicht, in

welcher di· Lage zwischen den Teil der Magnetbürsten-Anordnung und einer Elektrode, welche einen Bestandteil der Widerstandemesevorrichtung bildet, dargestellt ist«

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist eine Entwicklereinheit 10 (Fig. 3) dargestellt. Diese entspricht der Magnetbürsten-Ausführungsform für pnotoelektrostatlsche Kopiermaschinen, ua ein latentes, elektrostatisches Bild, welches auf einer Fläche Mittels der Kopiermaschine entwickelt wurde, sichtbar werden «u lassen. Dl· Entwicklereinheit 10 verwendet ein Entwi ckl ergemi sch aus Träfter-

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teilchen, beispielsweise fein verteiltes Eisen, Magnetit oder Ferrit und aus einem besonderen Tonerpuder, welcher beispielsweise aus einen gefärbten oder pigmentierten Harzpuder besteht. Das Entwicklergemisch wird magnetisch in einer bürstenähnlichen Anordnung geformt und gegen die belichtete Fläch· f«burst·*, um das latente elektrostatische Bild durch die wahlweis· Anziehung des Tonerpuders auf der Oberfläche zu gestalten. Ein dafür geeignetee Entwicklergemisch ist ausführlich in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung von Robert M. East et al,

Serial No. 387,218, 3. August 1964, beschrieben.

Un jeden Wechsel in der Intensität oder Dichte der gedruckten Kopie zu vermeiden, was durch die Erschöpfung bzw. das Ausbleiben des zur Verfügung stehenden Tonerpudere im Entwicklergemisch verursacht wird, ist erfindungegemäss ein Anzeige- oder Messkreis 12 (Fig. 2) vorgesehen, um den elektrischen Widerstand des Gemisches zu messen und uv automatisch die Zugabe von Tonerpuder zum Entwicklergemisch je nach Widerstandsänderung des Entwicklergemisches zu steuern. Da die magnetischen Trägerteilchen elektrisch leitend sind und da der Tonerpuder im wesentlichen isolierend ist, kann das Verhältnis des Trägermaterials zum Tonerpuder in einem besonderen

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System nach Maßgabe des elektrischen Widerstandes des Gemisches genau bestimmt werden. So hat sich herausgestellt, dass man automatisch die Zugabe von Tonermaterial zum £ntwicklergemisch nach Maßgabe von Widerstandsänderungen des Gemisches steuern kann, um dadurch eine gleichförmige Dichte der durch die Kopiermaschine erzeugten Abdrucke zu erzielen.

Xn Fig. 3 der Zeichnungen ist die Magne1rt>ürsten-Entwicklereinheit 10 dargestellt, welche von jeder passenden AusfUhrungsform sein kann. Die dargestellte Magnetbürsten-Anordnung entspricht jener, wie sie in dem US-Patent 3 003 Ί62 und 3 i*»5 122 beschrieben ist. Wi· darIm darf··teilt ist, besteht die Einheit 10 au· einem •ine* Behalter 1% bildende« Gehäuse, in welches sieh •ine Menge 16 eines magnetischen Intwicklergemisches der beschriebenen Zusammensetzung befindet. Ein Paar angetriebener Förderschrauben, von welchen nur eine, mit Bezugszahl 18 versehen, dargestellt ist, verteilen und vermischen das Entwicklergeraisch, so dass eine entsprechende Zuführung des Entwicklergemisches von gleichförmiger Konsistenz entlang der gesamten Länge einer länglichen Trommel bzw. eines Zylinders 20 erzielt wird. Der Zylinder 20 ist drehbar im Abstand von der unteren Wand des Troges bzw. des Behälters 14 gelagert. Eine

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Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung 22, beispielsweise ein oder eine Anzahl permanenter Magnete, befindet sieh innerhalb der Trommel 20 in der Nähe des Umfangbereiches, so dass während der Umdrehung der Trommel bzw. des Zylinders 20 ein Teil des Entwicklergemisches 16 bürstenähnlich verteilt wird, wie bei 2k (Fig. 4) dargestellt ist. Dabei wird das Gemisch auf die Oberfläche gebürstet, welche das zu entwickelnde elektrostatische Bild aufweist. Obwohl diese das Bild tragende Fläche von beliebiger Anordnung bzw. Konstruktion sein kann, ist die dargestellte Entwicklereinheit 10 tür Blätter oder Gewebematerial »it einer photoleitfähigen Fläche, auf welcher da* elektrostatische Bild direkt erzeugt wird, geeignet. Sin Paar alt Haaren bedeckte Walzen (Fig. 3) der Ausfuhrungefora, wie eie in dem US-Patent Nr. 2 894 ikk beschrieben let, stellen einen Bestandteil der Vorrichtung dar, um das das Bild tragende Blatt bzw. das Gewebe hinter die Magnetbürste zu führen.

Da das Entwickln einer belichteten Flache mit Hilfe der Entwicklereinheit 10 das Entfernen des Tonerpuders aus der Einheit 10 und aus dem Entwicklergemisch λ 6 darin bedeutet, wird die Dichte bzw. der Kontrast der mit Hilfe der Kopieneinheit 10 hergestellten Kopien verringert, wenn das Verhältnis der Trägerteilchen zum Toner-

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puder im Entwicklergemisch \6 bei Betrieb aer Einheit 10 anwächst. Um diese Abnahme der Druckdichte zu vermeiden, weist die Einheit 10 eine Toner-Verteilvorrichtung 28 auf, um automatisch Tonermaterial dem Gemisch 16 zuzusetzen. Der Aufbau und die Betriebsweise der Verteileranordnung 28 ist in dem US-Patent Nr. 3 224 649 beschrieben und dargestellt. Gewöhnlich weist die Verteilungsvorrichtung 28 einen Behälter 30 auf, in welchem sich «ine >fenge von Tonerpuder befindet." Am unteren Ende des Behälters befindet sich eine Öffnung mit einer Anzahl

von Kugeln 32, welche auf einem etwas geneigten und gewöhnlich V-förmigen Trog34 aufliegen. Ein Elektromagnet 36 ist an den Trog 34 so angeschlossen, dass bei Erregung des Elektromagneten 36 der Trog 34 in Schwingungen versetst wird, UBi Tonermaterial vom Behälter 30 in den Auffangbehälter i4 zu leiten, in welchem sich der Vorrat des Entwicklergemisches für die Entwicklereinheit 10 befindet.

Obwohl die Verteilungevorrichtung 28 durch, eine Ansahl von Bedingungen gesteuert werden kann, welche die Ge schwindigkeit angeben» Kit welcher das Tonermaterial in dem Entwicklergemisch 16 sich erschöpft, beispielsweise

durch die Anzahl der durchlaufenden Kopien oder duroh die Länge des entwickelten Kopienmaterials, stellen diese

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Faktoren bestenfalls Annäherungen dai·; eine optimale Gleichförmigkeit der Druckdichte kann erreicht werden, wenn die Verteileranordnung 28 direkt nach Maßgabe des tatsächlichen Verhältnisses von Trägermaterial zu Tonerpuder im Entwicklergemisch 16 gesteuert wird. Erfindungsgemäss hat sich herausgestellt, dass sich der Widerstand des Entwicklergemisches \6 als Funktion des Verhältnisses des Trägermaterials zum Tonermaterial ändert vyid dass die Verteileranordnung 28 entsprechend des gemessenen Widerstandes des Entwicklergemisches 16 gesteuert werden kann, um das Verhältnis von Träger zu' Toner zu stabilisieren, so dass eine gleichförmige Druckdichte der Kopien erzielt wird. Es hat sich beispielsweise herausgestellt, daes bei Verwendung eines magnetischen Entwicklergemisches der Zusammensetzung, wie es in dam US-Patent Nr. 387 218 beschrieben ist, unter statischen Bedingungen der Widerstand des Gemisches von

1 X 10 Ohm bis 4 X 1O¹¹ Ohm verändert wird, was von dem Prozentgehalt des Tonermaterialβ in dem fein verteilten Eisenträger von 5,5 bis 11,1 Gewichtsprozent abhängt. Bei Verwendung des magnetischen Entwicklergemisches der. oben beschriebenen Zusammensetzung zur Fertigung von Kopien wurde bestimmt, dass Widerstandswerte von

2 X 1O⁵ Ohm bis 2 X 10 Ohm geeignet getonte Kopien für das jeweilige Gemisch ergeben.

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Beispielsweise ist in Fig. 1 das Verhältnis zwischen dem Logarithmus des Widerstandswertes eines Entwicklergemisches 16 und der Druckdichte aufgeführt. Druckdichte bedeutet reflektierte Lichtintensität, gemessen mit einem Photovoltmeter, bei welchem der optimale Wert für Kopien 1,0 ist. Aus dem in Fig. 1 dargestellten Kurvenverlauf kann man erkennen, dass der Logarithmus des Widerstandes des Gemisches 16 bei Erzielung der optimalen Druckdichte etwas über 5»0 beträgt; diea entspricht einem wahren Widerstandswert von etwas mehr als 150 kohm. Verschiedene Gemische, d.h. Gemische mit verschiedenen · Trägern oder Harzmaterialien weisen einen verschiedenen Wideretandsbereich auf, welcher eine Dichte von 1,0 ergibt.

1 Um den gemessenen Widerstand des Entwicklergemisches zur Steuerung der automatischen Verteilung des Tonermaterials von der Anordnung 28 zum Gemisch 16 im Trog 14 zu verwenden, ist es wesentlich, dass eine genaue und ▼erlässliche Widerstandsmessung erzielt werden kann. Eine dafür geeignete Maßnahme besteht darin, zwei im Abstand voneinander befindliche Elektroden in der Masse des Entwicklergeeisches 16 innerhalb des Troges 14 anzuordnen; vorzugsweise werden die Elektroden an Punkten angebracht, welche von dem Gemisch bestrichen werden.

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Bei Verwendung einer derartigen Anordnung muss dafür Sorge getragen werden, dass die Widerstandsbahn zwischen den Elektroden oder einer Elektrode und dem Rahmen überbrückt bzw. mit einem Nebenschluss versehen wird.

Erfindungsgemäss hat sich herausgestellt, dass eine genaue Widerstandsmessung erzielt werden kann, wenn der Widerstandswert des Bereiches des chemisches 16 abgenommen wird, welcher sich in der bürstenähnlichen Formation Zk auf der Trommel 20 befindet. Entsprechend ist die Entwicklereinheit 10 mit einer länglichen und elek- · trisch leitfähigen Elektrode kO (Fig. 4) versehen, welche auf dem Rahmen der Entwicklereinheit 10 isoliert dazu befestigt 1st. Sie erstreckt »ich parallel, jedoch im Abstand von der Drehachse des Zylinders bzw. der Trommel 20. Die Elektrode 40 ist so im Abstand von der Trommel 20 gehalten, dass sie an den Enden des bürstenähnlichen Gebildes Zk anliegt und sowohl einen gleichförmigen Druckkontakt mit dem Gemisch 16 erzeugt, als auch als Abstreichmesser bzw. Rakel dient, um die bürstenähnliche Formation Zk in gleichförmiger Abmessung beizubehalten, bevor diese mit dem belichteten Bild in Berührung gebracht wird. Die gleichzeitig anhängige Anmeldung von Loren E. Shelffο et al, Serial No. 555,4θ8, 6. Juni

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der Anmelderin, enthält eine Anordnung, um die längliche Elektrode ^O unmittelbar in der Nähe der Bahn zu halten, durch welche sich die bürstenähnliche Formation 2k auf der Trommel 20 bewegt. Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer länglichen Elektrode kO zur Berührung des bürstenähnlichen Gebildes Zk als Teil des Stromkreises, um den Widerstand des Gemisches zu messen, ist in der Tatsache zu sehen, dass der Widerstand des Gemisches Ib und somit, das Verhältnis des Eisens zum Tonerpuder in dem wichtigsten Bereich gemessen wird, d.h. unmittelbar vor dem Kontakt zwischen dem Gemisch und der mit einem Bild versehenen Fläche. Dadurch wird jede Änderung des Mischungsverhältnisses, welche in Gemisch innerhalb des Behälters \k vorkommen könnte, vermieden. Zusätzlich bildet die Elektrode ko einen länglichen Kontaktbereich ait dee Gemisch 16, welcher sich entlang der gesamten Länge des bürstenähnlichen Gebildes 2k erstreckt. Obwohl die längliche Elektrode vorteilhafterweise verwendet wurde, können auch andere Elektrodenformen Susi Einsatz kommen. Die Verwendung einer rakelähnlichen Elektrode als auch der Einsatz nadelähnllcher Sonden, welche sich an anderen Punkten der Entwickler einheit befinden, hat sich als äusserst vorteilhaft erwiesen.

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Der Steuerkreis 12 (Fig. 2) ist an die Elektrode 4o angeschlossen, um den Widerstand des Gemisches \6 in dem bürstenähnlichen Gebilde Zh abzufühlen und um den Betrieb der Verteilungsanordnung 28 entsprechend zu steuern. Der Steuerkreis 12 weist eine gittergesteuerte, gasförmige Leitvorrichtung in Form eines Thyratrons 42 auf, dessen Anode über einen variablen Widerstand 44 an ein Ende einer Wicklung 36A des Elektromagneten 36 in der Verteileranordnung 28 angeschlossen ist. Das andere Ende der Wicklung 36A besteht über eine Zeitver-

zögerungsvorrichtung 46 mit einem Ende einer Sekundärwicklung 48A ein·· Transfore*tor· 48 in Verbindung. Eine Primärwicklung 48B de· Traneformatorβ 48 ist an eine herkömmlich· Wecheelstromquelle angeschlossen. Die ander· Seit· der Sekundärwicklung 48A ist zur Kathode des Thyratrons 42 zurückgeführt. Eine zweite Sekundärwicklung 48C im Transformator 48 lot an den Heizdraht des Thyratrone 42 angeschlossen; diese Wicklung steht ebenfalle mit der Heizvorrichtung der thermischen Zeitverzögerungsvorrichtung 46 in Verbindung, so da·· nach einer Zeitverzögerung von beispielsweise 90 Sekunden, welche genügt, um den Heizdraht des Thyratrons 42 anzuheizen, die Zeitverzögerungsvorrichtung 46 geschlossen wird, um das untere Ende der Wicklung 36A mit der Sekundär -wicklung 48A zu verbinden.

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Un den Bereich des Entwicklergemisches \6 abzutasten, welcher sich in dem büretenähnlichen Gebilde Zk befindet, wird ein vorgespanntes Netzwerk an das Steuergitter des Thyratrons k2 angeschlossen. Dieses vorgespannte Netzwerk weist eine Gleichstromquelle oder Batterie 50 auf, von welcher ein Anschluss an eine Bezuge-Spannungsquelle angeschlossen ist, während der andere Anschluss der Batterie über einen variablen

Widerstand 52 sowohl an die Elektrode kO als auch an das Steuergitter des Thyratrons k2 angeschlossen ist.

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Die elektrisch leitfähige Trommel 20 ist an die Bezugspannung angeschlossen, so das· durch einen Stromkreis aus Batterie 50, variablem Widerstand 52 und dem zwischen der Slektrode kO und der leitfähigen Trommel 20 angeordneten Widerstand eine Spannungeweiche gebildet ist, deren Mittelpunkt an das Steuergitter des Thyratrone k2 angeschlossen ist. Die Slektrode kO ist auch an einen Überbrilckungskondennator $k angeschlossen, welcher kurzzeitige Impulse aa Thyratron beseitigt.

Vie bereits beschrieben wurde, beträgt der Widerstand zwischen der Elektrode kö und der elektrisch leitfähig·» Trommel bzw. dem Zylinder 20, hervorgerufen durch den zwischenliegenden Bereich des Gemisches \6 in dem burstenähnlichen Gebilde 2k normalerweise 2 X 10* bis

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2 X 10 Ohm, wenn die Kopien geeignet getont sind. Das variable Widerstandselement 52 wird so eingestellt, dass mit dem durch das Gemisch ϊό vorgegebenen Widerstand die an das Steuergitter 42 angelegte Spannung genügend negativ ist, um eine Verbindung durch das Thyratron 42 während der positiven Perioden der Eingangs-Wechselspannung nach dem Schliessen der Kontakte in der Zeitrelaisvorrichtung 46 zu vermeiden. Der Stellwiderstand 52 kann so eingestellt werden, dass der Steuerkreis 12 für verschiedene Entwicklergemische« geeignet ist.

Venn das Toner- und Entwicklergemisch 16 sich erschöpft, verringert eich der Widerstand des Mischbereiches in dem bürstenähnlichen Gebilde 24, so dass eine weniger negative bzw.mehr positive Spannung an das Steuergitter des Thyratrons angelegt wird. Diese vergrösserte positive Spannung ermöglicht es, dass das Thyratron während der positiven Halbperioden leitet und periodisch die Wicklung 3^A des Elektromagneten J6 erregt. Durch das intermittierende Erregen des Elektromagneten 36 wird der Zuführungetrog 34 (Fig. 3) in Schwingungen versetzt, so dass das Tonermaterial aus dem Behälter 30 in den Behälter i4 der Entwicklereinheit 10 entladen wird. Die Amplitude der Ausschläge des Troges 34 und somit die Entladegeschwindigkeit des Tonerniaterials kann fiey?;eu?;rt

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werden, indem das Widerstandselement kk und damit der durch die Wicklung 36A verlaufende Strom verändert wird. Diese Steuerung wird fortgesetzt, bis das dem Gemisch 16 im Behälter \k zugesetzte Tonermaterial den gewünschten Wert übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Wideretandswert zwischen der Elektrode kO und dem Zylinder 20 bis zu dem Punkt an, an welchem eine stärker negative Spannung an das Steuergitter des Thyratrons k2

angelegt wird, wodurch die Verbindung durch das Thyratron beendet ist, bis sich der Vorrat afc Tonermaterial erneut erschöpft.

Die Arbeitsweise der erfindungagemässen Vorrichtung basiert auf dem elektrischen Widerstand der das Entwicklergeaisch bildenden Komponenten. Die einzelnen Bauteile der Erfindung wurden anhand eines besonderen Entwicklergemisches beschrieben; die Angaben und einzelnen Messdaten sind nur beispielhaft und nicht begrenzend aufgeführt. Die vorliegende Erfindung kann auf wirksame Weise auf eine Anzahl von Harzen in Kombination mit Trägerteilchen angewendet werden.

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Claims

Patentanmeldung: Verfahren und Vorrichtung zur Erzielung

optimaler Druckdichte eines, elektrostatischen Bildes«

Patentansprüche ;

1. Verfahren zur Erzielung optimaler Druckdichte eines elektrostatischen Bildes durch Regelung der Zuführung von Tonerpuder zu· einem Entwicklergemisch nach Maßgabe der Konzentration von Toner im Gemisch, wobei das Entwicklergemisch aus isolierendem Tonerpuder und aus elektrisch leltfähi^en Trägerteilchen besteht« gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Messen des elektrischen Widerstandes des Gemisches und Zusetzen von Tonerpuder zum Geraisch nach Malir;abe des gemessenen Gemischwiderstandes, bis der gemessene Widerstand einen Wert

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erreicht, welcher einer eine optimale Druckdichte erzielenden Tonerkonzentration entspricht.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (12), um den elektrischen Widerstand des Gemisches zu messen, und eine Vorrichtung (28, 32, 3k, 30, 36), um automatisch Tonerpuder dem Gemisch nach Maßgabe des gemessenen Gemischwiderstandes zuzugeben, bis der gemessene Widerstand einen Wert erreicht, welcher einer eine optimale Druckdichte erzeugenden Tonerkonzentration entspricht.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Zuführungvorrichtung einen Steuerkreis aufweist, welcher an die Messvorrichtung angeschlossen ist, um Widerstandswechsel des Gemisches anzuzeigen, ferner eine Verteilun{rsvorrichtun£ für Tonerpuder, welche auf den Steuerkreis anspricht, um Puder dem Gemisch nach Maßgabe von Änderungen des Geinischwiderstandes beizugeben und das Verhältnis von Tra^erteilchen zu Tonerteilchen auf einem bestimmten Kiveau zu halfen, welches einer optimalen Druckdichte entspricht.

k, . Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch in bürstenähnlicher Anordnung

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mittels einer Magnetbürsten-Auf traguncrsvorrichtung geformt wird, und dass die Messvorrichtung einen ländlichen, elektrisch 1 ext fähigen Leitun^skörper aufweist, welcher sich in der von der bürstenähnlichen Anordnung bestrichenen Bahn befindet,

5· Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 una k, dadurch gekennzeichnet, dass der Stouerkreis eine gesteuerte Leitvorrichtung mit einer Steuerelektrode und einem vorgespannten Netzwerk aufweist, welches an die Steuerelektrode angeschlossen ist, um die Leitfähigkeit der Steuer-Leitvorrichtunf zu regeln.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, da·» die Verteilungevorrichtung einen Elektromagneten mit einer Wicklung aufweist, und dass die Steuer-Leitvorrichtung an die Wicklung angeschlossen ist, um deren Erregung zu steuern.

7. Vorrichtung· nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ©in variables Impedanz-Element, welches an die Wicklung angeschlossen ist, um die Amplitude des i'fch di* Wicklung v-3i.~lau:fenden Stromes zu steuern.

8« Entwicklungsvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch ■-'Kennzeichnet, dass eine Magnetbürsten-Anordnung zur i£ntwicklun*7 des latenten, elektrostatischen Bildes vorgesehen ist, dass ein Steuerkreis an die Magnetbursten-Anordnung angeschlossen ist, um Änderungen des Genischwiderstandes anzuzeigen und dass eine Tonerpuder-Verteilunrrsvorrichtun*"; auf den Steuerkreis anspricht, um Puder nach MaQ^abe von Änderungen des Gemischwiderstandes der Magnetbürsten-Anordnunft zuzuführen, * ■

L e e r s e i t e