DE1597890B2 - Einrichtung zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder - Google Patents
Einrichtung zur Entwicklung elektrostatischer LadungsbilderInfo
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Description
30
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder, die sich
auf einer fotoleitenden Schicht einer zylindrischen Oberfläche befinden, mittels eines Zweikomponentenentwicklers
aus geladenen Tonerpartikeln und körnigen Trägerpartikeln, der über die Oberfläche kaskadiert
wird und dabei entlang seiner Bahn und auch unterhalb einer horizontalen Scheitellinie der zylindrischen
Fläche, an der der Entwickler unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten fällt, Pulverwolken geladener
Tonerpartikel erzeugt, wobei in der Entwicklungszone eine Elektrode der zylindrischen Oberfläche benachbart
angeordnet ist.
Bei einer solchen aus der DE-PS 9 03 414 bekannten Einrichtung wird der Entwickler über die zylindrische
Oberfläche einer Bildplatte kaskadiert, wodurch sich auf der zylindrischen Oberfläche eine Entwicklungszone
ergibt, die sich vom Auftreffpunkt des Entwicklers auf der zylindrischen Oberfläche bis etwas unterhalb des
horizontalen Scheitelpunktes der zylindrischen Oberfläehe erstreckt, an dem der Entwickler unter Schwerkraftwirkung
die zylindrische Oberfläche verläßt. Über diese Entwicklungszone erstreckt sich bei der bekannten
Einrichtung eine Entwicklungselektrode, die parallel zur zylindrischen Oberfläche gekrümmt ist. Diese Entwicklungselektrode
wird auf ein Potential vorgespannt, das die gleiche Polarität hat wie die der geladenen Bereiche
der zylindrischen Oberfläche. Die Größe des Potentials der Entwicklungselektrode wird so eingestellt, daß die
geladenen Bereiche in der üblichen Weise und von der Entwicklungselektrode ungestört die Tonerpartikel
anziehen, dagegen in unerwünschter Weise auf nicht geladenen Bereichen der zylindrischen Oberfläche
abgelagerte Tonerpartikel von der Entwicklungselektrode angezogen werden, so daß eine die Bildqualität
verschlechternde Tönung des Hintergrundes möglichst vermieden wird.
Die unerwünschte Tönung des Bildhintergrundes wird bei der bekannten Kaskadierungsentwicklung auch
durch den sogenannten Kehreffekt des Entwicklers selbst vermieden oder vermindert. Dieser Kehreffekt
beruht darauf, daß in ungeladenen Bereichen der Bildplatte abgelagerte Tonerpartikel von nachfolgend
auch über diese Bereiche rollenden Trägerpartikeln wieder mitgenommen werden, da die Haftkraft
zwischen den in den ungeladenen Bereichen abgelagerten Tonerpartikeln und der Bildplatte relativ gering ist.
Andererseits bildet sich bei der Kaskadierungsentwicklung aber auch eine sogenannte Pulverwolke aus, die in
der Entwicklungszone über der Bildplatte schwebt und ausschließlich aus Tonerpartikeln besteht. In dem
Bereich unterhalb der horizontalen Scheitellinie der zylindrischen Bildplatte findet nun keine Beseitigung
der Hintergrundtönung durch den Kehreffekt statt, da die Trägerpartikel an dieser Stelle die zylindrische
Oberfläche nicht mehr berühren. Andererseits ist aber in diesem Bereich die den Entwickler begleitende Pulverwolke
durchaus noch wirksam, so daß diese eine unerwünschte Ablagerung von Tonerpartikeln auch in
den ungeladenen Bildbereichen der zylindrischen Oberfläche bewirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die
ungewollte Tönung des Bildhintergrundes durch Pulverwolken auch dort vermieden wird, wo der sogenannte
Kehreffekt nicht mehr auftritt.
Bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
die Elektrode sich über dem Teil der zylindrischen Oberfläche, der von den über sie kaskadierten
Trägerpartikeln nicht mehr berührt wird, als eine ebene Fläche erstreckt, die im wesentlichen parallel zur
Flußrichtung der von der zylindrischen Oberfläche abfließenden Trägerpartikel angeordnet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung erstreckt sich die Elektrode also auch über den Bereich, in dem eine
Ablagerung von Tonerpartikeln aus Pulverwolken heraus auf der Bildplatte noch stattfinden kann, obwohl
der Entwickler selbst und damit auch seine Trägerpartikel die Bildplatte in diesem Bereich nicht mehr berührt.
Unabhängig von dem durch die Trägerpartikel bewirkten Kehreffekt findet also auch in diesem Bereich eine
Unterbindung der Hintergrundtönung statt, da die mit relativ geringer Haftwirkung in den ungeladenen
Bereichen der Bildplatte abgelagerten Tonerpartikel von der sich auch in diesem Bereich befindenden
Elektrode angezogen werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die Elektrode als ebene Fläche von
oberhalb der Scheitellinie aus, von der ab der Entwickler nach unten fällt. Dadurch wird sichergestellt, daß diese
die Wirkung allein von Pulverwolken unterdrückende Elektrode auch bereits in dem schmalen Bereich wirkt,
der von dem Entwickler und damit auch von den Trägerpartikeln aufgrund der horizontalen Zentrifugalkomponente
auch oberhalb der horizontalen Scheitellinie der zylindrischen Oberfläche der Bildplatte nicht
mehr berührt wird.
Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Im
einzelnen zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung eines automatischen elektografischen Kopiergerätes, bei dem die neue
Einrichtung angewendet ist,
F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht der in F i g. 1 gezeigten Entwicklungseinrichtung im Schnitt
F i g. 3 eine zweite Ausführungsform der gemäß der Erfindung ausgebildeten Entwicklungseinrichtung.
Die in F i g. 1 gezeigte automatische, für fortlaufenden Betrieb geeignete Kopiermaschine weist die Merkmale
der vorliegenden Erfindung auf. Alle mit Buchstaben bezeichneten Arbeitsstellen sind mit Ausnahme einer
Entwicklungsstelle C, die Grundlage der Erfindung ist, in der xerografischen, d. h. elektrofotografischen, Technik
bereits gebräuchlich. Zum besseren Verständnis werden im folgenden die verschiedenen xerografischen Arbeitsstellen
in der Reihenfolge einer Trommelumdrehung erläutert:
Eine Ladestelle A bewirkt die gleichmäßige elektrostatische
Aufladung der fotoleitenden Schicht der xerografischen Trommel.
Eine Belichtungsstelle B bewirkt mittels Projektion des zu reproduzierenden Bildes auf der Trommeloberfläche
eine Ladungsverteilung gemäß der belichteten Bereiche und erzeugt so ein reproduzierbares latentes
elektrostatisches Bild.
Eine Entwicklerstelle C bewirkt die Entwicklung mittels eines xerografischen Entwicklermaterials, das
aus einem Tonerpulver mit entgegengesetzter elektrostatischer Ladung als der des latenten elektrostatischen
Bildes besteht und in direktem Kontakt über die Oberfläche der Trommel bewegt wird, wobei das
Tonerpulver am latenten elektrostatischen Bild anhaftet und damit ein xerografisches Pulverbild in Übereinstimmung
mit dem zu reproduzierenden Bild erzeugt.
Eine Übertragungsstelle D bewirkt die elektrostatisehe
Überführung des xerografischen Pulverbildes von der Trommeloberfläche auf ein Übertragungsmaterial
oder eine Trägerfläche.
Eine Trommelsäuberungsstelle ^bewirkt das Abkehren der Trommeloberfläche, um nach der Bildübertragung
dort verbliebene Tonerpartikel zu entfernen. Wie bereits ausgeführt, sind alle diese Arbeitsstellen mit
Ausnahme der Entwicklungsstelle C bereits bei xerografischen Verfahren gebräuchlich.
Die Entwicklungseinrichtungen sind in unmittelbarer Nachbarschaft der xerografischen Oberfläche 10 angeordnet,
auf welcher das Bild erzeugt wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die xerografische
Oberfläche als rotierende Trommel ausgebildet, die sich nacheinander an den einzelnen Arbeitsstellen vorbeibewegt,
um einen fortlaufenden automatischen Betrieb zu ermöglichen. Die Energie zum Antrieb der Trommel
und zum Arbeiten der verschiedenen Arbeitsstellen kann durch jede bekannte Energiequelle zur Verfügung
gestellt werden (hier nicht gezeigt). Dabei können xerografische Oberflächen mit beliebigen zylindrischen
Querschnitten verwendet werden, ohne daß dieser kreisförmig sein muß.
Die Entwicklungseinrichtungen sind in einem herkömmlichen Entwicklungsgehäuse 12 zusammengefaßt.
Der niedrigste Teil, der Sammelbehälter des Gehäuses wird mit einer bestimmten Menge des Zweikomponentenentwicklers
gefüllt. Der Entwickler kann mit Hilfe einer Eimerkette 14, die durch ein auf Rollen 18
geführtes Band 16 bewegt wird, in eine obere Stellung gefördert werden, aus der er über die xerografische
Oberfläche kaskadiert wird. Den Rollen 18 kann zur Bewegung der Eimerkette 14 in Richtung des Pfeils ein
beliebiger Antrieb zugeordnet werden (hier nicht gezeigt).
Erreichen die Eimer ihre jeweils höchste Stellung, schütten sie den Entwickler durch ein Plattenpaar 20
und 22, um ihn auf die Trommeloberfläche zu führen.
Der Sammelbehälter, die Eimer und Platten erstrecken sich über annähernd die ganze Breite der Trommel, um
eine Beaufschlagung der gesamten Trommelfläche mit Entwickler sicherzustellen. Bewegt sich der Entwickler
entlang der Trommelkrümmung nach unten, entwickelt er das elektrostatische Bild auf der Trommeloberfläche
überall dort, wo er mit ihm in Berührung kommt. Erreicht der Entwickler die horizontale Scheitellinie der
Trommel, fällt er unter Einwirkung der Schwerkraft auf die Ableitfläche 24 und zurück in den Sammelbehälter,
um erneut über die Entwicklungsfläche bewegt zu werden. Ein Tonermagazin kann in dem Entwicklergehäuse
untergebracht sein, um dem jeweils beim Entwickeln der Bilder abgegebenen Toner zu ersetzen.
Die Trägerpartikel folgen einem durch die Krümmung der Trommel bestimmten Weg, während sie über
einen Trommelsektor kaskadiert werden. Danach fallen sie unter Einfluß der Schwerkraft nach unten. Da die
Trägerpartikel bei ihrer Bewegung eine Horizontalkomponente aufweisen, verlassen sie die Trommeloberfläche
bereits kurz über der horizontalen Scheitellinie der Trommel gemäß einer Addition der Wirkungen von
Schwerkraft und Trägheit auf die Partikel. Ihre große Masse verhindert dabei ein Schweben der Partikel in
Form unkontrollierbarer Wolken. Dieses ist jedoch nicht bei den Tonerpartikeln der Fall, die kleiner in
Ausdehnung und Masse sind. Die Tonerpartikel werden während der Bewegung des Trägers zur Bildung sich
wahllos bewegender Wolken angeregt, die der Bewegung der Trägerpartikel lediglich richtungsgemäß
folgen, jedoch außerhalb der Bewegungsbahn der Trägerpartikel auftreten können. Daher erfolgt die
Bewegung der Tonerwolken in einer ausgedehnten Bahn, die die Trommel in einer Toner ablagernden
Weise auch unterhalb der horizontalen Scheitellinie berührt, wo die Trägerpartikel von der Trommel
abfallen.
Der Trommel benachbart und vorzugsweise konzentrisch zu dieser ist eine Entwicklerelektrode 26 und eine
Wolken unterdrückende Elektrode 28 angeordnet. Damit an jede der Elektroden unabhängig voneinander
eine Spannung angelegt werden kann, ist zwischen ihnen ein isolierender Streifen 30 vorgesehen. Individuelle
Spannungen können den beiden Elektroden über die Spannungsquellen 32 und 34 zugeführt werden.
Die Entwicklungselektrode 26 ist aus einem leitenden Material ausgeführt, z. B. Aluminium, und mit geringem
Abstand zu der zu entwickelnden xerografischen Oberfläche angeordnet. Diese Elektrode kann für eine
gewöhnliche Entwicklung mit Hilfe der Spannungsquelle 32 auf eine Spannung gleicher Polarität wie die zum
Bild und nicht zum Bild beitragenden Bereiche gelegt werden. Sie hat dann die entgegengesetzte Polarität wie
die Tonerpartikel. Die Spannung auf der Elektrode sollte geringfügig größer sein als die der Hintergrundpartien
des latenten elektrostatischen Bildes, um Tonerpartikel von solchen nicht zum Bild beitragenden
Bereichen fernzuhalten und damit die Hintergrundeinfärbung möglichst gering zu halten.
Die Entwicklerelektrode kann aber auch in bezug auf die xerografische Fläche geerdet werden, wodurch sie
nicht auf die nicht zum Bild beitragenden Bereiche wirkt, sondern größere Teile des Bildes verstärkt
entwickelt.
Unterhalb der Entwicklerelektrode 26 ist die Wolken unterdrückende Elektrode 28 angeordnet. Diese Elektrode
ist, wie die Zeichnungen zeigen, der horizontalen Scheitellinie der Trommel benachbart angeordnet. Wird
diese Elektrode auf ein hohes Potential umgekehrter Polarität zu der der Tonerpartikel gelegt, zieht sie
Tonerwolken, die in diesem Bereich durch den kaskadierten Entwickler entstehen, von der Oberfläche
der Trommel ab. Da diese Elektrode von der Spannungsquelle 34 gespeist werden soll, ist sie
ebenfalls aus Aluminium als leitendes Material ausgebildet.
Unter der Einwirkung der Schwerkraft, hat der Entwickler das Bestreben, die Trommeloberfläche
etwas oberhalb der horizontalen Scheitellinie zu verlassen. Dieses ist auf die Wirkung der Horizontalkomponente
zurückzuführen, die durch die Bewegung des Entwicklers entlang der gekrümmten Trommel
entsteht. Ein auf den Hintergrund wirkender Kehreffekt tritt daher ab einer Linie etwas oberhalb der
Scheitellinie nicht mehr auf, da die Trommeloberfläche unterhalb dieser Linie von keinen Trägerpartikeln mehr
berührt wird. Die Elektrode 28 ist daher so angeordnet, daß sie die Bereiche unmittelbar oberhalb und auch
unterhalb der Scheitellinie umspannt. Die Elektrode ist parallel zum Fluß der Trägerpartikel ausgerichtet, um
den Entwickler nicht wieder auf die Trommel zurückzulenken. Die genaue Winkeleinstellung der
Elektrode ist eine Funktion zahlreicher Variabler, wie z. B. der Geschwindigkeit und Größe des Entwicklerstroms
und des Durchmessers der Krümmung der Trommel. In der Praxis wird ein Teil der Trägerpartikel
auf die Ableitfläche abgelenkt.
Die Wolken unterdrückende Elektrode 28 wirkt gemäß ihres Potentials derart, daß sie die unkontrollierbaren
Pulverwolken elektrostatisch von dem in diesem Bereich liegenden Bild zurück auf den normalen
Flußweg der schweren Trägerpartikel führt, die infolge ihrer Masse und ihrer Geschwindigkeit keine derartigen
Wolken bilden können.
Die umgekehrte Polarität zwischen dem Toner und der Reinigungselektrode 28 bewirkt eine Ablagerung
des Toners auf der Elektrode. Durch die Ausrichtung der Elektrode in der Art, daß sie dicht an dem
normalerweise tangential verlaufenden Flußweg der Trägerpartikel des Entwicklers liegt, wird eine reibungselektrische
Bindung der auf der Elektrode haftenden Tonerpartikel an die Trägerpartikel bewirkt, so daß
diese für einen neuen Entwicklerzyklus zur Verfügung stehen. In der Praxis hat sich eine leicht mit Toner
überzogene Elektrode für den durch die Erfindung bewirkten Effekt als nicht'nachteilig erwiesen.
In Fig.3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die ähnlich der in den F i g. 1 und 2
gezeigten ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Entwicklerelektrode 36 mittels einer aus Isoliermaterial,
wie z. B. einem Phenolharz o. ä., bestehenden Halteplatte 38 in der Nähe der das Bild tragenden Oberfläche
gehalten. Die Wolken unterdrückende Elektrode 40 ist aus einem dünnen Belag eines leitenden Materials
gebildet, wie z. B. Kupfer o. ä., der in geeigneter Weise mit der Halteplatte 38 verbunden ist. Die Entwicklerelektrode
36 und die Wolken unterdrückende Elektrode 40 sind vorzugsweise voneinander durch die Halteplatte
oder einen geeigneten anderen Isolator getrennt, um voneinander unabhängige Potentiale führen zu können.
Die Potentiale werden durch Spannungsquellen 42 und 44 aufgebracht.
Bei dieser Ausführungsform ist die Ableitfläche anders als bei der ersten Ausführungsform ausgeführt.
Bei der ersten Ausführungsform 24 als Ausbuchtung des Entwicklergehäuses 12 ausgebildet. Bei den herkömmlichen
Ausführungsformen sind diese Ableitflächen aus einem starren Metall geformt; ähnlich ist auch die in
F i g. 3 dargestellte Ausführungsform der Ableitfläche 46 ausgebildet. Jedoch ist die in Fig.3 dargestellte
Ableitfläche 46 dadurch abgewandelt, daß eine leitende Schicht 48 auf ihrer oberen Fläche angebracht ist, die
der Trommel am nächsten liegt. Diese Schicht wird mittels einer isolierenden Schicht 50 aus irgendeinem
bekannten zementähnlichen Material gehalten. Die isolierende Schicht 50 erlaubt das Anlegen eines
Potentials an die Schicht 48, das von einer Spannungsquelle 52 stammt, ohne daß eine Beeinflussung der
leitenden Platte 46 auftritt Die leitende Schicht 48 wird auf ein hohes Potential mit umgekehrter Polarität wie
die der Tonerpartikel gelegt, um so die Teile der Tonerwolken anzuziehen, die durch das elektrostatische
Feld der Reinigungselektrode 40 gelangt sind. Diese Anordnung trägt also dazu bei, das wirksame Feld der
Wolken unterdrückenden Elektrode auszudehnen. Trägerpartikel, die auf die Schicht 48 fallen, befreien
diese von auf ihr anhaftenden Tonerpartikeln. Wie bereits im Zusammenhang mit der Wolken unterdrükkenden
Elektrode beschrieben, wirkt sich eine gleichmäßige, aber kontrollierte Ablagerung von Tonerpartikeln
auf der vorgespannten Schicht 48 als nicht nachteilig auf das Arbeiten der Einrichtung aus.
Während des Betriebes wird beim Herabbewegen des kaskadierenden Zweikomponentenentwicklers über die
Oberfläche der xerografischen Trommel entlang der Bahn des Entwicklers eine Wolke des leichteren Toners
erzeugt. Die Wolke lagert gleichmäßig Toner über die zum Bild beitragenden und die nicht zum Bild
beitragenden Bereiche der xerografischen Oberfläche ab. Nachfolgende Trägerpartikel, die bereits einen Teil
ihres Toners abgegeben haben, wirken, während sie sich über die Oberfläche bewegen, durch den Kehreffekt auf
die auf nicht zum Bild beitragenden Bereichen abgelagerten Tonerpartikel. Unter dem Einfluß von
Schwerkraft und Massenträgheit verläßt ein Teil der schweren Trägerpartikel die gekrümmte xerografische
Oberfläche etwas oberhalb der horizontalen Scheitellinie der Trommel. Während dieses Augenblicks berührt
bereits ein Teil des Trägerpartikelstroms die Oberfläche der Wolken unterdrückenden Elektrode. Ein kleiner Teil
der Trägerpartikel wird auch auf die Ableitfläche gelenkt. Die entstehenden Tonerwolken lagern Toner
etwas oberhalb und etwas unterhalb der Scheitellinie auf der Trommel ab. Da keine den Kehreffekt
hervorrufende Trägerpartikel die Trommel in diesem Teil mehr berühren, lassen derartige Wolken unerwünschte
Hintergrundablagerungen auf nicht zum Bild beitragenden Bereichen des zu entwickelnden latenten
elektrostatischen Bilds zurück. Durch die Elektroden 28 oder 40, bzw. die vorgespannte Schicht 48 der
Ableitfläche in der in Fig.3 gezeigten Ausführungsform, werden diese Wolken von der xerografischen
Oberfläche zurück in die normale Flußrichtung des Entwicklers gezogen, um die störenden Hintergrundablagerungen
zu unterdrücken. Das Ablenken der Tonerwolken von der xerografischen Trommel hat den
weiteren Vorteil, daß der sonst in dem Spalt zwischen der Trommel und der Ableitfläche durchsickernde
Anteil von Tonerwolken stark vermindert wird. Ein solches Durchsickern von Tonerwolken unterhalb der
Ableitfläche bewirkt einen Verlust von Toner im Entwicklungssystem und eine schädliche Ablagerung
dieses Toners auf funktionswichtigen Teilen der Maschine.
Bei der Verwendung herkömmlicher xerografischer Maschinen mit negativem Toner haben sich als günstige
Werte für eine gute Entwicklung eine positive Spannung von 150VoIt an den Entwicklerelektroden.
eine positive Spannung von 1500 Volt an den Wolken unterdrückenden Elektroden 28 oder 40 und eine
positive Spannung von 500 Volt an der Schicht 48 der Ableitfläche erwiesen. Beim praktischen Einsatz kann
selbstverständlich die Reinigungselektrode zusammen mit einer beliebig vorgespannten bzw. geerdeten
Entwicklerelektrode oder sogar ohne Entwicklerelektrode verwendet werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit gebräuchlichen Maschinen mit positiver Ladung der
xerografischen Oberfläche, negativ geladenem Toner und positiv vorgespannten Elektroden beschrieben
wurde, wurde die Wahl dieser Polaritäten lediglich aus Gründen der besseren Anschaulichkeit vorgenommen.
In der gleichen Weise sind die angegebenen Potentiale und Polaritäten der einzelnen Bauteile nur aus Gründen
des besseren Verständnisses angegeben, da die vorliegende Erfindung innerhalb eines großen Bereichs von
Parametern anwendbar ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
909 510/9
Claims (2)
1. Einrichtung zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder, die sich auf einer fotoleitenden
Schicht einer zylindrischen Oberfläche befinden, mittels eines Zweikomponentenentwicklers aus
geladenen Tonerpartikeln und körnigen Trägerpartikeln, der über die Oberfläche kaskadiert wird und
dabei entlang seiner Bahn und auch unterhalb einer horizontalen Scheitellinie der zylindrischen Fläche,
an der der Entwickler unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten fällt, Pulverwolken geladener
Tonerpartikel erzeugt, wobei in der Entwicklungszone eine Elektrode der zylindrischen Oberfläche
benachbart angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (28, 40) sich
über dem Teil der zylindrischen Oberfläche (10), der von den über sie kaskadierten Trägerpartikeln nicht
mehr berührt wird, als eine ebene Fläche erstreckt, die im wesentlichen parallel zur Flußrichtung der
von der zylindrischen Oberfläche abfließenden Trägerpartikel angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrode (28,40) als ebene Fläche sich von oberhalb der Scheitellinie aus, von der ab
der Entwickler nach unten fällt, erstreckt.
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EF | Willingness to grant licences | ||
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