DE1913696A1 - Method and apparatus for developing an electrostatic latent image - Google Patents
Method and apparatus for developing an electrostatic latent imageInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten BildesMethod and apparatus for developing an electrostatic latent image
Die Erfindung betrifft die elektrostatische Bilderzeugung, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ablagerung; eines sichtbaren Pulvers auf einem elektrostatischen latenten Bild zu dessen Entwicklung.The invention relates to electrostatic imaging, and more particularly to a method and apparatus for Deposit; a visible powder on an electrostatic latent image to develop it.
Bei der Elektrofotografie werden die elektrostatischen Bilder auf einer sensitivierten Bildfläche erzeugt. Ein Verfahren hierzu besteht darin, eine fotoleitfähige Isolierstoffschicht elektrostatisch aufzuladen und dann durch Belichtung mit einem Bildmuster mittels aktivierender Strahlung selektiv zu entladen, wie es beispielsweise in der US-Patentschrift 2 297 691 beschrieben ist. Bei dieser und anderen. Arten der Erzeugung des elektrostatischen. Ladungsmusters erfolgt eine Entwicklung durch Ablagerung eines elektroskopischen Stoffes durch elektrostatische Anziehungswirkung, so daß ein sichtbares Bild aus elektroskopischen Teilchen entsprechend dem elektrostatischen Bild entsteht.In electrophotography, the electrostatic images are generated on a sensitized image surface. A The method for this is to apply a photoconductive layer of insulating material Electrostatically charged and then activated by exposure to an image pattern Selectively discharge radiation, as described, for example, in US Pat. No. 2,297,691. at this and others. Types of generation of the electrostatic. Charge pattern develops through deposition of an electroscopic substance by electrostatic Attraction effect, so that a visible image of electroscopic particles corresponding to the electrostatic Image is created.
Ein durch die US-Patentschrift 2 618 552 bekanntes Ent-A development known from US Pat. No. 2,618,552
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wicklungsverfahren besteht darin, daß ein fein verteilter Farbstoff, der auch als Toner bezeichnet wird, mit einem als Trägerstoff bezeichneten gröberkörnigen Material über das elektrostatische Bild kaskadiert wird. Während der Kaskadierung werden der Toner und der Trägerstoff aneinander gerieben, wodurch auf jeder Komponente eine reibungselektrische Ladung entsteht. Wenn ein Trägerteilchen, das auf seiner Oberfläche entgegengesetzt geladene Tonerteilchen enthält, über eine elektrostatisch geladene Bildfläche bewegt wird, so übt deren Ladung eine größere Anziehungskraft auf den Toner aus als das Trägerteilchen. Dadurch wird der Toner in den geladenen Bildflächenteilen " gebunden und von den Träger teilchen getrennt. Die entgegengesetzt geladenen Trägerteilchen haben ein größeres Bewegungsmoment und werden daher nicht an der Bildplatte gebunden. Wird ein getöntes Trägerteilchen über einen nicht geladenen Bereich der Platte bewegt, so reicht die elektrostatische Anziehungskraft des Trägerteilchens für die Tonerteilchen zu deren Bindung aus, so daß eine Ablagerung in diesen Flächenteilen verhindert wird. Dadurch werden die Trägerteilchen mit den Tonerteilchen an solchen Flächen vorbeibewegt.winding method is that a finely divided Dye, which is also referred to as toner, is coated with a coarse-grained material known as a carrier the electrostatic image is cascaded. During the cascading process, the toner and carrier come together rubbed, creating a triboelectric charge on each component. If a carrier particle, which contains oppositely charged toner particles on its surface, via an electrostatically charged one When the image surface is moved, its charge exerts a greater force of attraction on the toner than the carrier particle. This binds the toner in the charged image area parts and separates it from the carrier particles. The opposite charged carrier particles have a greater moment of motion and are therefore not attached to the optical disk bound. If a tinted carrier particle is moved over an uncharged area of the plate, this is sufficient electrostatic attraction of the carrier particles for the toner particles to bind them, so that a deposit is prevented in these parts of the area. As a result, the carrier particles are attached to the toner particles Surfaces moving past.
Dieses als Kaskadierungsentwicklung bezeichnete Verfahren ) hat einen großen EntwicklungsSpielraum und ist besonders hinsichtlich der geringen Hintergrundentwicklung bemerkenswert. Ferner arbeitet es zuverlässig und mit hohem Wirkungsgrad bei extremer Luftfeuchte und kann leicht zur positiven oder zur Umkehrbilderzeugung eingerichtet werden. Es hat jedoch auch gewisse Grenzen. Beispielsweise ermöglicht die Kaskadierungs entwicklung nur wenig oder keine durchgehende Flächentönung, d.h. getönte Bereiche wie z.B. Blockbuchstaben werden nur an den Kanten entwickelt, wobei ein weißer oder nicht entwickelter Bereich in der Mitte entsteht. Da das Verfahren weit-.■;:This called Kaskadierungsentwicklung procedure) has a large development latitude and is remarkable especially in terms of low background development. Furthermore, it works reliably and with high efficiency in extreme humidity and can easily be set up for positive or reverse image generation. However, it also has certain limits. For example, the cascading development allows little or no continuous surface tinting, ie tinted areas such as block letters are only developed at the edges, with a white or undeveloped area in the middle. Since the procedure is far-. ■ ; :
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gehend unter Ausnutzung der Schwerkraft der Trägerteilchen arbeitet, sind relativ große Trägerteilchen für "besten Wirkungsgrad erforderlich. Dadurch entstehen aber bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten unerwünschte Reibungsbeanspruchungen der Fotoleiteroberfläche und der Entwicklerstoffe sowie der zur Erzeugung der Kaskadierungsbewegung erforderlichen Vorrichtungen. Bei hoher Betriebsgeschwindigkeit erfordert also die Verwendung eines Zweikomponentenentwicklers geringe Aufprallkräfte der Entwicklerstoffe auf den Bildplatten und gut abgedichtete Entwicklungsgehäuse, um eine Streuung und einen Verlust des Toners sowie der Trägerteilchen zu vermeiden. Es tritt auch eine Neigung zur Bindung kleinerer Trägerteilchen auf der Bildplatte auf, wodurch Störungen bei der Übertragung des Tonerbildes verursacht werden.going by making use of the force of gravity of the carrier particles, relatively large carrier particles are best Efficiency required. However, this creates undesirable frictional loads at high operating speeds the photoconductor surface and the developer materials as well as that for generating the cascading movement necessary devices. So, when operating at high speed, it requires use a two-component developer low impact forces of the developer on the imaging plates and well sealed Development housing to prevent scattering and loss of the toner as well as the carrier particles. There is also a tendency for smaller carrier particles to bind to the image plate, which leads to disruptions the transfer of the toner image.
Nahe verwandt mit der Kaskadierungsentwicklung ist die in der US-Patentschrift 2 832 311 beschriebene Magnetbürstenentwicklung. Bei diesem Verfahren wird ein körniger Trägerstoff mit ferromagnetischen Eigenschaften verwendet, der gegenüber dem Toner einen Abstand in der reibungselektrischen Reihe hat, so daß auf beiden Komponenten wie bei der Kaskadierungsentwicklung eine elektrostatische Ladung erzeugt wird. Wird ein Magnet in eine derartige Mischung aus Toner und magnetischen Trägerteilchen eingetaucht, so richten sich die Trägerteilchen längs den magnetischen Kraftlinien aus und nehmen eine bürstenähnliche Konfiguration an. Die Tonerteilchen werden elektrostatisch als Überzug auf der Oberfläche der magnetischen Trägerteilchen gebunden. Die Entwicklung erfolgt wie bei der Kaskadierungs entwicklung, indem der Magnet über die Bildfläche bewegt wird, so daß sie durch die "Borsten" der Magnetbürste berührt wird.The is closely related to the cascading development magnetic brush development described in U.S. Patent 2,832,311. This process becomes a grainy one Carrier material with ferromagnetic properties is used, which is opposite to the toner a distance in the triboelectric Series, so that on both components, as in the case of the cascading development, an electrostatic Charge is generated. If a magnet is immersed in such a mixture of toner and magnetic carrier particles, so the carrier particles align themselves along the magnetic lines of force and take a brush-like one Configuration. The toner particles are electrostatically coated on the surface of the magnetic carrier particles bound. The development takes place as with the cascading development, by moving the magnet over the image area is moved so that it is touched by the "bristles" of the magnetic brush.
Die Entwicklung mit magnetischen Trägerteilchen ergibt eineThe development with magnetic carrier particles gives a
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gute Flächendeckung und ist gut für eine maschinelle Arbeitsweise geeignet, da eine Vorrichtung zu ihrer Durchführung kompakt aufgebaut sein kann und nicht unter Ausnutzung der Schwerkraft arbeitet, die bei der Kaskadierungs· .entwicklung die Ablagerung des Entwicklerstoffes auf einen nur kleinen Bereich einer rotierenden Bildtrommel einschränkt. Die Magnetbürstenentwicklung hat jedoch einen geringeren \7irkungsgrad als die Kaskadierungsentwicklung. Nur ein Teil der "Bürste" berührt die Bildfläche. Außerdem behindert das Magnetfeld die Bewegung der Trägerteilchen, die auf die leicht über die Bildfläche rollenden Tonerteilchen einwirken. Deshalb ist bei der Magnetbürstenentwicklung allgemein eine stärkere Tonerkonzentration erwünscht. Dadurch und durch die elektrischen Eigenschaften, die eine durchgehende Flächentönung erzeugen, führt das Verfahren auch zu starken Hintergrundablagerungen und ist allgemein durch einen schlechten EntwicklungsSpielraum gekennzeichnet.good area coverage and is good for machine operation suitable because a device for carrying it out can be constructed compactly and not under full use the force of gravity works, which in the cascading · .development, the deposition of the developer on one restricts only a small area of a rotating imaging drum. However, magnetic brush development has one lower efficiency than the cascading development. Only part of the "brush" touches the picture surface. aside from that the magnetic field hinders the movement of the carrier particles, which roll slightly over the image surface Act on toner particles. Therefore, in magnetic brush development, there is generally a higher concentration of toner he wishes. This and the electrical properties that create a continuous surface tinting result the process also results in heavy background deposits and is generally characterized by poor development latitude marked.
Bei diesen Entwicklungsverfahren wird infolge der Erzeugung der Tonerbilder Toner verbraucht und muß in entsprechender Menge mit komplizierten Eingabevorrichtungen ersetzt werden. Es wurden auch bereits verschiedene Versuche zur Entwicklung eines Einkomponentenverfahrens durchgeführt, bei dem die Tonerteilchen ohne Trägerteilchen verwendet werden, sie verliefen jedoch nicht erfolgreich.In these development processes, toner is consumed due to the generation of the toner images and must be correspondingly Amount to be replaced with complicated input devices. There have also been various attempts at Development of a one-component process carried out in which the toner particles are used without carrier particles but they were unsuccessful.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Entwicklungsverfahren für latente elektrostatische Bilder zu schaffen, das die vorstehend genannten Nachteile vermeidet und eine hohe Bildqualität bei sehr hohen Entwicklungsgeschwindigkeiten sicherstellt. Dabei soll eine optimale Flächentönungsqualität bei minimalen Hintergrundablagerungen erreicht werden. Insbesondere soll eine Entwicklung durchgehend getönter Bilder sowie von Strichzeich-The object of the invention is therefore to provide a method for developing latent electrostatic images to create that avoids the disadvantages mentioned above and a high image quality at very high development speeds ensures. The aim is to achieve an optimal surface tinting quality with minimal background deposits can be achieved. In particular, the aim is to develop continuously tinted images and line drawings
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nungen unter Verwendung einer Entwicklungsvorrichtung ermöglicht werden, die einen minimalen Aufwand an mechanischen Teilen und an Entwicklerstoff verursacht und die durch Aufprallvorgänge und Reibung verursachte Abnutzung der Bildplatten sowie der Entwicklerstoffe bedeutend reduziert. Ferner soll eine Regulierung der Tonerkonzentration entsprechend dem Tonerverbrauch in der Entwicklerstoffmischung nicht erforderlich sein.permissions using a developing device which causes a minimal amount of mechanical parts and developer material and which Significantly reduced wear on the imaging plates and developing agents caused by impact processes and friction. In addition, the aim is to regulate the toner concentration in accordance with the toner consumption in the developer mixture not be required.
Gelöst wird diese Aufgabe für ein Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes erfindungsgemäß dadurch, diß eine kohärente Masse aus Entwicklerstoffteilchen in einer welligen Verteilung über das zu entwickelnde Bild bewegt wird.This object is achieved according to the invention for a method for developing an electrostatic latent image in that a coherent mass of developer particles in a wavy distribution over the to developing image is moved.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiter derart ausgebildet sein, daß eine kohärente Masse eines magnetischen Entwicklerstoffes entgegengesetzt dem latenten Bild elektrostatisch gleichmäßig aufgeladen und zumindest teilweise in Richtung des latenten Bildes abgelenkt wird, und daß eine auf den abgelenkten Entwicklerstoff während des Entwicklungsvorganges einwirkende Oszillation erzeugt wird.The method according to the invention can also be designed in such a way that a coherent mass of a magnetic Developer material opposite to the latent image electrostatically uniformly charged and at least partially deflected in the direction of the latent image, and that one on the deflected developer during the development process acting oscillation is generated.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich aus durch einen Behälter für eine Vorratsmenge eines magnetischen Toners, an dem eine magnetische Transportvorrichtung angeordnet ist, auf der ein Tonerüberzug gebildet wird, durch eine am Transportweg angeordnete Ladevorrichtung zur elektrostatischen Ladung des Tonerüberzuges mit einer dem zu entwickelnden latenten Bild entgegengesetzten Polarität, durch eine im Entwicklungsbereioh angeordnete Ablenkvorrichtung zur Ablenkung zumindest eines Teiles des Tonerüberzuges zum latenten Bild hin, und durch eine Vorrichtung zur Oszillation der Ablenkvorrichtung quer zur Transportrichtung des Tonerüberzuges zu dessen Wellenbildung wäh-A device for carrying out the method according to the invention is characterized by a container for a supply of a magnetic toner on which a magnetic transport device is arranged, on the a toner coating is formed by an electrostatic charging device arranged on the transport path of the toner coating with a polarity opposite to the latent image to be developed, by a Deflection device arranged in the development area for deflecting at least a portion of the toner coating towards the latent image, and through a device for Oscillation of the deflection device transversely to the transport direction of the toner coating for its wave formation
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rend der Entwicklung.rend of development.
Eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention is in described below with reference to the figures. Show it:
eine schematische Darstellung einer elektrofotografischen Reproduktionsmaschine, die gemäß der Erfindung arbeitet,a schematic representation of an electrophotographic reproduction machine, which according to FIG Invention works
eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen
Entwicklungsvorrichtung,
den Schnitt 3-3 aus Fig. 2,a sectional view of a developing device according to the invention,
the section 3-3 from Fig. 2,
.-,p. r eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 3 durch " einen Kreis eingeschlossenen Bereiches und .-, p. r an enlarged illustration of the area enclosed by "a circle in FIG. 3 and
eine perspektivische und teilweise gebrochene Darstellung der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung. a perspective and partially broken view of the developing device according to the invention.
In Fig. 1 ist eine typische elektrofotografische Reproduktionsmaschine dargestellt, die nach dem erfindungsgemässen Entwicklungsverfahren arbeitet. V/ie bei allen elektrofotografischen Einrichtungen wird auch bei dieser Haschine ein Lichtbild des zu reproduzierenden Originalbildes auf die sensitivierte Oberfläche einer elektrofotografischen Bildplatte projiziert, um ein elektrostatisches latentes Bild zu erzeugen. Danach wird dieses Bild mit einem gleichartig oder entgegengesetzt geladenen Toner entwickelt, und zwar abhängig von der gewünschten Art der Reproduktion, so daß ein dem latenten Bild entsprechendes elektrofotografisches Pulverbild auf der Bildplattenoberfläche entsteht. Das Pulverbild wird dann elektrostatisch auf einen Bildträger wie z.B. ein Blatt Papier o.a. übertragen, auf dem es mit einer Fixiervorrichtung eingeschmolzen werden kann, so daß es dauerhaft anhaftet.In Fig. 1 is a typical electrophotographic reproduction machine shown, the according to the invention Development process works. V / ie in all electrophotographic devices is also used in this machine a photo of the original image to be reproduced onto the sensitized surface of an electrophotographic Image plate is projected to create an electrostatic latent image. After that, this picture will be alike with one or oppositely charged toner developed, depending on the type of reproduction desired, so that an electrophotographic corresponding to the latent image Powder image arises on the surface of the image plate. The powder image is then electrostatically applied to an image carrier such as transferring a sheet of paper or similar onto which it can be melted with a fuser, so that it adheres permanently.
Die elektrofotografische Reproduktionsmaschine enthält eine Belichtungsstelle, an der ein licht- oder Strahlungs-The electrophotographic reproduction machine contains an exposure point at which a light or radiation
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bild des zu reproduzierenden Schriftstückes 10 mit einer Optik 11 auf die elektrostatografische Bildfläche der elektrofotografischen Trommel 12 projiziert wird.image of the document to be reproduced 10 with an optical system 11 on the electrostatographic image surface of the electrophotographic drum 12 is projected.
Die elektrofotografische Trommel 12 ist auf einer Achse 13 in Lagerungen des Maschinenrahmens auswechselbar angeordnet und wird mit einem Motor mit konstanter Geschwindigkeit proportional zur Abtastgeschwindigkeit des zu reproduzierenden Schriftstückes im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so daß ihre Umfangsgeschwindigkeit mit der Bewegungsgeschwindigkeit des projezierten Lichtbildes übereinstimmt. Die Trommeloberfläche besteht aus einer Schicht eines fotoleitfähigen Stoffes auf einer leitfähigen Unterlage, sie wird vor der Belichtung mit einer Korona-Entladungsvorrichtung 14 sensitiv!ert.The electrophotographic drum 12 is interchangeably arranged on an axis 13 in bearings of the machine frame and is driven with a constant speed motor proportional to the scanning speed of the to reproducing document rotated counterclockwise so that its peripheral speed with the speed of movement of the projected image matches. The drum surface consists of one layer a photoconductive material on a conductive surface, it is before exposure to a corona discharge device 14 sensitive!
Die Belichtung der Trommel mit dem Lichtbild des Schriftstückes bewirkt eine Entladung der fotoleitfähigen Schicht in den belichteten Flächenteilen, wodurch sich ein elektrostatisches latentes Bild in einer dem Lichtbild entsprechenden Verteilung ergibt„ Bei Weiterdrehung der Trommeloberfläche gelangt das elektrostatische latente IiId an eine Entwicklungsstelle, an der eine Entwicklungsvorrichtung 16 angeordnet ist, die gemäß der Erfindung arbeitet.The exposure of the drum with the photograph of the document causes the photoconductive layer to discharge in the exposed areas, whereby an electrostatic latent image is formed in a corresponding to the light image Distribution results in “If the drum surface continues to rotate The electrostatic latent IiId arrives at a development site where a developing device 16, which operates in accordance with the invention.
Auf die Entwicklungsstelle folgt eine Bildübertragungsstelle, an der zwei Rollen 18 vorgesehen sind, die einen Bildträger in Form eines Papierbandes P an der Trommeloberfläche halten, so daß das entwickelte elektrofotografische Pulverbild übertragen werden kann. Das Band P wird synchron mit der Trommel drehung durch eine Aufwickelrolle 20 bewegt, die das Band von einer Vorratsrolle 22 abzieht. Ein mit der Trommel 12 gekoppelter Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) dient zur kontinuierlichen Drehung der Rolle 20. Dadurch wird das Band P mit derselben Geschwindigkeit wie der Trommelum-The development point is followed by an image transmission point, are provided on the two rollers 18, which an image carrier in the form of a paper tape P on the drum surface so that the developed electrophotographic powder image can be transferred. The ribbon P is made to rotate in synchronism with the drum by a take-up roller 20 moves, which pulls the tape from a supply roll 22. One coupled to the drum 12 Drive mechanism (not shown) is used to continuously rotate the roller 20. This is the Tape P at the same speed as the drum
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fang bewegt. Um diese Übereinstimmung sicherzustellen, kann eine geeignete Programmierungsvorrichtung verwendet werden, die eine kontinuierliche und synchrone Bewegung bewirkt.catch moves. To ensure this consistency, a suitable programming device can be used that allows continuous and synchronous movement causes.
Die Übertragung des elektrofotografischen Pulverbildes von der Trommeloberflache auf das Übertragungsband erfolgt mit einer Korona-Übertragungsvorrichtung 23, die an der Berührungsstelle zwischen dem Band und der rotierenden Trommel angeordnet ist. Die Übertragungsvorrichtung 23 ist ähnlich der Entladungsvorrichtung 14 ausgebildet, sie enthält eine Anordnung einer oder mehrerer Korona-Entladungselektroden, die mit einer Hochspannungsquelle gespeist werden und quer zur Trommeloberflache verlaufen. Sie sind innerhalb einer Abschirmung angeordnet.The electrophotographic powder image is transferred from the drum surface to the transfer belt with a corona transfer device 23, which is located at the point of contact between the belt and the rotating Drum is arranged. The transfer device 23 is designed similarly to the discharge device 14, it contains an arrangement of one or more corona discharge electrodes, those with a high voltage source are fed and run across the drum surface. They are arranged within a shield.
Beim Betrieb bewirkt das mit der Entladungsvorrichtung 23 erzeugte elektrostatische Feld geeigneter Polarität eine Anziehung der Tonerteilchen des elektrofotografischen Pulverbildes von der Trommeloberfläche sowie eine Anhaftung der Teilchen an der Oberfläche des Bandes P.In operation, the electrostatic field generated by the discharge device 23 effects a suitable polarity an attraction of the toner particles of the electrophotographic powder image from the drum surface and a Adhesion of the particles to the surface of the belt P.
Unmittelbar nach der Bildübertragung wird das Band P zu einer Fixiervorrichtung in Form einer Einschmelzvorrfchtung 25 geführt, mit der das entwickelte und übertragene Pulverbild auf dem Band P dauerhaft fixiert wird. Fach dieser Fixierung wird die fertige Kopie aus der Reproduktionsmaschine an geeigneter Stelle ausgegeben und außerhalb der Maschine mit anderen Kopien gesammelt.Immediately after the image transfer, the tape P becomes a fixing device in the form of a fusing device 25 out, with which the developed and transferred powder image is permanently fixed on the belt P. subject this fixation, the finished copy is output from the reproduction machine at a suitable location and outside the machine collected with other copies.
Schließlich ist noch eine Trommelreinigungsvorrichtung vorgesehen, die eine Korona-Entladungsvorrichtung 26 ähnlich der Vorrichtung 14· enthält. Für Positiv-Positiv-Reproduktionen erzeugt sie negative, für Negativ-Positiv-Reproduktionen positive Polarität einer elektrostatischen Trommelladung, die eine Entfernung restlichen BildpulversFinally, a drum cleaning device is also provided, which has a corona discharge device 26 similar to device 14 · contains. For positive-positive reproductions it generates negative, for negative-positive reproductions positive polarity of an electrostatic one Drum charge that removes remaining image powder
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von der Troiiimelober.flache mit einer Rotationsbürste 27 unterstützt. supported by the troiiimelober.flache with a rotary brush 27.
Die elektrostatische Ladung der elektrofotografischen Trommel vor der Belichtung sowie die elektrostatische Ladung des Übertragungsbildträgers zur Bildübertragung erfolgen mit Korona-Entladungsvorrichtungen, die eine Ladung in der Größenordnung von 700 bis 1000 Volt, gemessen auf der jeweils geladenen Fläche, erzeugen. Es kann jede geeignete Korona-Entladungsvorrichtung verwendet werden, vorzugsweise wird jedoch als Vorrichtung 14 und 23 eine Vorrichtung der in der US-Patentschrift 2 836 725 beschriebenen Art eingesetzt. Beide Vorrichtungen sind an Rahmenelementen der Reproduktionsmaschine befestigt und werden mit geeigneten elektrischen Schaltungen gesteuert.The electrostatic charge on the electrophotographic drum before exposure, as well as the electrostatic charge The transfer image carrier for image transfer is charged with corona discharge devices which have a Generate a charge in the range of 700 to 1000 volts, measured on the charged surface. It Any suitable corona discharge device can be used, but is preferred as the device 14 and 23 show an apparatus of the type disclosed in US Pat 2 836 725 described type used. Both devices are attached to frame members of the reproduction machine and are connected to suitable electrical circuits controlled.
In den Pig. 2 bis 5 ist die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung 16 genauer dargestellt. Sie hat einen Rahmen 50, an dem ein Behälter 51 für eine Vorratsmenge eines magnetischen Toners 53 angeordnet ist. Der magnetische Toner besteht aus zwei Komponenten, und zwar aus magnetischen Teilchen und einem elektroskopischen Harzpulver. Jedes geeignete elektroskopische Harzpulver kann verwendet werden, beispielsweise die in den US-Patentschriften 2 618 552, 2 618 551 und 2 638 416 beschriebenen Arten.In the pig. 2 to 5 is the developing device of the present invention 16 shown in more detail. It has a frame 50 on which a container 51 for a supply of a magnetic toner 53 is arranged. The magnetic toner consists of two components, namely of magnetic particles and an electroscopic resin powder. Any suitable electroscopic resin powder can be used such as those in U.S. Patents 2,618,552, 2,618,551, and 2,638,416 described types.
Die magnetische Entwicklerstoffkomponente soll aus einem Material bestehen, das auf ein niederfrequentes oder hochfrequentes Magnetfeld anspricht:, so daß es leicht den elektroskopischen Stoff überträgt. Vorzugsweise soll es erhitzt werden können, so daß der elektroskopische Anteil schmilzt oder flüssig wird und ein Klebenverursacht. Magnetische Stoffe, die hierzu geeignet sind, sind Magneteisen und seine Legierungen, beispielsweiseThe magnetic developer component should consist of one Material that responds to a low frequency or high frequency magnetic field: so that it is easy transfers the electroscopic substance. It should preferably be able to be heated so that the electroscopic Part melts or becomes liquid and causes sticking. Magnetic substances that are suitable for this purpose, are magnetic iron and its alloys, for example
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Nickel-Eisen-Legierungen, Ni ekel-Kobalt -Ei sen-Legi erringen und magnetische Oxide, beispielsweise Heraatit (Fe2Ov5) und Magnetit (Pe-O.) sowie ferromagnetische Ferrite. Kobalt und seine Legierungen sind gleichfalls geeignet, beispielsweise Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierungen, Kupfer-Nickel-Kobalt -Legierungen und Kobalt-Platin-Mangan-Legierungen. V/eitere Legierungen wie z.B. gewisse magnetische Legierungen von Aluminium, Silber, Kupfer, Magnesium und Mangan können in ähnlicher Weise bei befriedigenden Ergebnissen verwendet werden. Diese Stoffe können einzeln oder in Mischung zu dem elektroskopischen Pulver hinzugefügt wer- ^ den. Ein vorzugsweise verwendeter magnetischer Stoff sind Eisenoxidteilchen der Bezeichnung I.R.N. φφ 100 der Firma CK. Williams (Charles Phizer Co.).Nickel-iron alloys, nickel-cobalt-iron alloys and magnetic oxides, for example Heraatite (Fe 2 Ov 5 ) and magnetite (Pe-O.) And ferromagnetic ferrites. Cobalt and its alloys are also suitable, for example aluminum-nickel-cobalt alloys, copper-nickel-cobalt alloys and cobalt-platinum-manganese alloys. More advanced alloys such as certain magnetic alloys of aluminum, silver, copper, magnesium, and manganese can similarly be used with satisfactory results. These substances can be added to the electroscopic powder individually or as a mixture. A magnetic substance that is preferably used is iron oxide particles with the designation IRN φφ 100 from CK. Williams (Charles Phizer Co.).
Der magnetische Anteil soll fein verteilt sein, so daß er leicht mit der elektroskopischen Komponente gemischt werden bzw. einen Überzug bilden kann und ihren Pigmentierungswert erhöht. Ferner soll der magnetische Anteil an einer relativ großen Menge der elektroskopischen Teilchen als Überzug fest anhaften, um sicherzustellen, daß das Pulver durch elektrostatische Bilder leicht beeinflußbar ist und diese gut entwickelt, da der magnetische Anteil selbst durch elektrostatische Ladungen nicht beeinflußt werden \ kann und allein keine Entwicklung bewirkt. Teilchengrößen von 1 bis 20 Mikron sind zur Erzeugung guter, scharfer und dichter Bilder geeignet.The magnetic component should be finely divided so that it can easily be mixed with the electroscopic component or form a coating and increase its pigmentation value. Further, the magnetic portion of a relatively large amount of electroscopic particles as the coating is intended to adhere strongly to ensure that the powder is easily influenced by electrostatic images and these well developed, since the magnetic component itself are not affected by electrostatic charges \ can alone does not cause development. Particle sizes from 1 to 20 microns are suitable for producing good, sharp, and dense images.
In der Entwicklerstoffmischung soll ein ausreichender Harzpulveranteil vorhanden sein, der mit dem magnetischen Anteil auf die elektrischen. Ladungen der Bildplatte anspricht und damit ein Bild auch dann entwickelt, wenn dor magnetische Anteil nicht elektroskopisch ist» Femer soll ausreichend viel Harzpulver vorhanden sein, um den magnetischen Anteil nach der Bildübertragung und Fixierung zu binden. Der magnetische Anteil soll in einer derartigenIn the developer mixture should be a sufficient Resin powder content may be present, which is related to the magnetic part on the electrical. Responses to charges on the optical disk and thus develops an image even if the magnetic component is not electroscopic »Further there should be enough resin powder to make the magnetic part after image transfer and fixation to tie. The magnetic component should be in such a
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Menge vorhanden sein, daß er auf ein elektromagnetisches Feld anspricht und das Harzpulver durch ein derartiges Feld hindurchführt, wobei seine kasse oder sein Volumen unter dem Einfluß eines hochfrequenten elektromagnetisohen Feldes soviel Wärme erzeugt, daß das an ihm gebundene Harzpulver geschmolzen wird. Es zeigte sich, daß das Verhältnis von Bindemittel oder Harzpulver zu magnetischem Anteil zwischen 19 : 1 und 2 : 3 liegen kann. Beste Ergebnisse sind möglich, wenn mindestens 20 Gew.-$ magnetische Teilchen, jedoch nicht über 70 Gew.-#, vorhanden sind. Die höheren Anteile enthalten zu wenig Bindemittel, um eine zufriedenstellende Bindung des magnetischen Anteils übertragenen Bildpulvers sicherzustellen.Amount to be present that it responds to an electromagnetic field and the resin powder by such Field passes through, with its kasse or its volume under the influence of a high-frequency electromagnetisohen Field generates so much heat that the resin powder bound to it is melted. It turned out that the relationship of binder or resin powder to magnetic content can be between 19: 1 and 2: 3. Best results are possible if at least 20% by weight magnetic particles, but not more than 70% by weight, are present are. The higher proportions contain too little binder for the magnetic portion to bind satisfactorily to ensure transferred image powder.
Der magnetische Toner 53 kann leicht hergestellt werden, indem zunächst das Harzpulver fein verteilt oder zerkleinert wird, wonach seine Mischung mit dem magnetischen Anteil erfolgt. Eine sorgfältige Mischung ist deshalb erforderlich, um eine völlige Einschließung der magnetischen Teilchen mit dem Bindemittel zu gewährleisten. Die gemischten Anteile werden geschmolzen und gerührt, um das Magnetpulver im Harzpulver zu verteilen. Die Masse wird dann abgekühlt und vorzugsweise in einer Gummiwalzenmühle gemischt, deren erhitzte Walzen eine ausreichende Geschmeidigkeit haben, um die Anteile einwandfrei zu vermischen. Danach wird die Mischung in kleine Klumpen zerbrochen und nochmals zerteilt. Dann wird sie zu kleinsten Teilchen zerkleinert und zur Aussonderung der Teilchengröße gesiebt. Zur Erzeugung extrem feinen, pigmentierten Kunstharzpulvers dieser Art mit magnetischen Pigmentstoffteilchen können auch andere dem Fachmann bekannte Verfahren angewendet werden.The magnetic toner 53 can be easily manufactured by first dispersing or crushing the resin powder after which it is mixed with the magnetic component. A careful mixture is therefore necessary, to ensure complete containment of the magnetic particles with the binder. The mixed ones Portions are melted and stirred to distribute the magnet powder in the resin powder. The mass is then cooled and preferably mixed in a rubber roller mill, the heated rollers of which have sufficient flexibility to mix the proportions properly. Then the mixture is broken into small lumps and divided again. Then it turns into tiny particles crushed and sieved to separate the particle size. For the production of extremely fine, pigmented synthetic resin powder Of this type with magnetic pigment particles, other methods known to the person skilled in the art can also be used be applied.
In dem Rahmen 50 ist eine mit Kugellagern 55 gelagerte Transportwalze 57 angeordnet, die zur Bewegung des Toners aus dem Behälter 51 in die Entwicklungszone dient. Die RolleIn the frame 50 one with ball bearings 55 is mounted Arranged transport roller 57, which is used to move the toner from the container 51 in the development zone. The role
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57 besteht aus abwechselnd zueinander angeordneten Ringmagneten 59» die durch magnetisch isolierende Teile 61 zu einem noch zu beschreibenden Zweck voneinander getrennt sind. Die Magnete 59 und die isolierenden Teile 61 werden durch zwei Abschlußplatten 63 und 64 zusammengehalten, "die in dem Rahmen 50 angeordnet sind. Eine Hülse 65 bildet den Außenumfang der Transportwalze. Die Hülse 65» die Abschlußplatten 63 und 64- und die magnetisch isolierenden Teile 61 bestehen aus jedem geeigneten nichtmagnetischen Material. Typische derartige Stoffe sind Glas oder jedes der nichtmagnetischen Metalle wie Messing, Aluminium, Kupfer oder deren Mischungen.57 consists of ring magnets 59 arranged alternately with one another, through magnetically insulating parts 61 are separated from each other for a purpose to be described. The magnets 59 and the insulating parts 61 are held together by two end plates 63 and 64, "which are arranged in the frame 50. A sleeve 65 forms the outer circumference of the transport roller. The sleeve 65" die End plates 63 and 64 and the magnetically insulating members 61 are made of any suitable non-magnetic Material. Typical such substances are glass or any of the non-magnetic metals such as brass, aluminum, Copper or their mixtures.
Die Ringmagnete 59 sind vorteilhaft Permanentmagnete, deren Polaritäten in Fig. 2 mit N und S bzw. als Nordpol und Südpol bezeichnet sind. Es werden Magnetfelder erzeugt, deren Flußlinien durch die Hülse 65 verlaufen und Flußkonzentrationen erzeugen, die die Bildung büschelartiger Konfigurationen magnetischen Tonerstoffes bewirken, welche von der Umfangsfläche durch die Flußverteilung in einem wellenförmigen Muster abstehen. Die Anordnung voneinander unabhängiger Magnete mit Zwischenstücken erzeugt von Magnetpol zu Magnetpol einen relativ konstanten Fluß über die Fläche der Transportwalze, wodurch die Nachteile langer Polstücke vermieden werden, deren Flußverteilung schwierig zu bestimmen ist. Zur Drehung der Transportwalze 57 ist an der Ab-. schlußplatte 64 ein Ende einer Achse 67 befestigt, deren anderes Ende ein Antriebsrad 69 trägt, das mit einer geeigneten Antriebsvorrichtung gedreht werden kann.The ring magnets 59 are advantageously permanent magnets, the polarities of which in FIG. 2 are N and S or as the north pole and south pole are designated. Magnetic fields are generated, the flux lines of which run through the sleeve 65, and flux concentrations which cause the formation of tuft-like configurations of magnetic alumina, which by the Circumferential surface due to the flow distribution in an undulating Stick out pattern. The arrangement of mutually independent magnets with spacers is generated from magnetic pole to Magnetic pole provides a relatively constant flux across the face of the transport roller, eliminating the disadvantages of long pole pieces are avoided, the flow distribution of which is difficult to determine. To rotate the transport roller 57 is on the Ab-. Circuit plate 64 attached to one end of an axle 67, the other end of which carries a drive wheel 69 which is connected to a suitable Drive device can be rotated.
Während die Transportwalze 57 durch den Vorrat magnetischen Toners hindurchbewegt wird, erzeugen die Ringmagnete 59 auf der Walzenoberfläche einen Entwicklerstoffüberzug, der mit dem Abstreifer 71 auf eine gleichmäßige Stärke gebracht wird. Diese beträgt ca. 1,3 mm bis ca. 2,5 mm. Danach wird der Entwicklerstoffüberzug an einer Korona-While the transport roller 57 is moved through the supply of magnetic toner, the ring magnets 59 generate a developer coating on the roller surface, the one with the stripper 71 to a uniform thickness is brought. This is approx. 1.3 mm to approx. 2.5 mm. The developer coating is then applied to a corona
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Ent ladungs vor richtung 73 der bereits "beschriebenen Art vörbeibewegt,. die eine gleichmäßige Ladung mit einer Polarität entgegengesetzt derjenigen des elektrostatischen latenten Bildes aufbringt. Zur späteren Entwicklung sind Ladepotentiale von ca. 4500 bis ca. 7500 Volt geeignet. Ein Isolierstiick 74 dient zur Isolierung der Entladungsvorrichtung 73 gegenüber dem Gehäuse 50. Durch die Aufladung wird die Oberfläche des Entwicklerstoffüberzuges ausgedehnt oder gegenüber ihrer Lage vor der Ladung etwas gespreizt. Um den Überzug wieder zu festigen, ist nahe der Korona-Entladungsvorrichtung 73 eine Leitfläche 75 vorgesehen, die eine glatte und gleichmäßige Entwicklerstoffschicht zur Einwirkung auf das zu entwickelnde latente Bild erzeugt.Discharge before device 73 of the type already described moved forward. which have a uniform charge with one polarity opposite to that of the electrostatic latent image. For later development are Charging potentials of approx. 4500 to approx. 7500 volts are suitable. An insulating piece 74 serves to isolate the discharge device 73 opposite the housing 50. The surface of the developer coating becomes extended or somewhat spread apart from their position in front of the load. To tighten the coating again is near of the corona discharge device 73, a guide surface 75 is provided, which forms a smooth and uniform layer of developer material generated to act on the latent image to be developed.
Am obersten Punkt der Bewegungslinie der Transportwalze 57 sind ein oder mehrere Elemente 80 zur Wellenbildung angeordnet, in deren Bereich die Entwicklung in noch zu beschreibender Weise stattfindet. Diese Elemente 80 haben vorzugsweise eine gewölbte Form und sind derart nahe der Transportwalzenoberfläche angeordnet, daß die geladene Entwicklerstoffschicht nach oben nahe an das latente Bild heran abgelenkt wird. Die Entwicklung erfolgt also durch die Drehbewegung der Walze,At the uppermost point of the line of movement of the transport roller 57 are one or more elements 80 for wave formation arranged, in the area of which the development takes place in a manner to be described. These elements have 80 preferably a curved shape and are arranged so close to the transport roller surface that the loaded Developer layer is deflected upwards close to the latent image. So the development takes place by the rotation of the roller,
Gleichzeitig werden die Wellenbildungselemente 80 in einer Richtung quer zur Drehbewegung der Transportwalze 57 in Oszillation versetzt, wodurch eine Wellenbildung des Entwicklerstoffüberzuges im Entwicklungsbereich erfolgt. Das latente Bild wird dadurch völlig in eine Entwicklerstoffströmung in Form eines Wellenmusters eingetaucht, was eine optimale Entwicklung zur Folge hat.At the same time, the wave-forming elements 80 are in a direction transverse to the rotational movement of the transport roller 57 set in oscillation, causing wave formation in the developer coating in the development area he follows. The latent image is thereby completely transformed into a flow of developer material in the form of a wave pattern immersed, which results in optimal development.
Die Wellenbildungselemente 80 bestehen vorteilhaft aus einem leitfähigen Stoff, so daß sie als Elektrode zur Verstärkung der vom latenten Bild ausgehenden elektrostati-The wave-forming elements 80 advantageously consist of a conductive substance, so that it can be used as an electrode to reinforce the electrostatic
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sehen Felder dienen können. Dadurch wird die Entwicklung" durchgehend getönter Flächen des Bildes stark verbessert. Jedes der Elemente 80 kann aus einem Stahlband von ca. 6,5 mm Breite und ca. 0,8 mm bis ca. 1,9 mm Stärke bestehen. Die Elemente 80 sind an ihren Enden röhrenförmig ausgebildet und befinden sich in Öffnungen 81 des Gehäuses 50. Zur Einstellung ihrer Spannung ist an jeweils einem Ende eine Spannschraube 83 vorgesehen.see fields can serve. Thereby the development " Consistently tinted areas of the image greatly improved. Each of the elements 80 can be made from a steel band of approx. 6.5 mm wide and approx. 0.8 mm to approx. 1.9 mm thick. The members 80 are tubular at their ends formed and are located in openings 81 of the housing 50. To adjust their tension is on each a clamping screw 83 is provided at one end.
Zur Oszillation der vVellenbildungselemente 80 dient das Magnetfeld eines drehbaren Stabmagneten 85, der im Inneren der Transportwalze 57 auf deren Längsachse angeord- * net ist. Er ist mit Kugellagern 87 gelagert und wird auf geeignete Weise über die Achse 89 und eine Antriebsrolle 91 gedreht. In seiner vertikalen Stellung sind die auf die Elemente 80 einwirkenden Magnetfelder am stärksten, daher werden die Elemente 80 bei Drehung des Stabmagneten durch die pulsierenden magnetischen Kräfte in Schwingungen versetzt.The magnetic field is 85 of a rotatable bar magnet to oscillate the vVellenbildungselemente 80 which is angeord- inside the transport roller 57 on the longitudinal axis thereof * net. It is supported by ball bearings 87 and is rotated in a suitable manner via the axle 89 and a drive roller 91. In its vertical position, the magnetic fields acting on the elements 80 are strongest, so when the bar magnet rotates, the elements 80 are set in oscillation by the pulsating magnetic forces.
Es hat sich gezeigt, daß eine Geschwindigkeit des Stabmagneten 85 mit dem 75 bis 125-fachen Wert der Geschwindigkeit der Transportwalze 57 entwickelte Bilder sehr guter Qualität ergibt. Die Ringmagnete und der Stabmagnet 85 können aus jedem geeigneten Stoff wie z.B. Alnico bestehen.It has been found that a speed of the bar magnet 85 with 75 to 125 times the speed very good quality images developed by the transport roller 57. The ring magnets and the bar magnet 85 can be made of any suitable material such as Alnico.
Vorzugsweise ist die Oberfläche des Behälters 51 sowie die Außenfläche der Transportwalze 57 und der Elemente 80 mit einem elektrisch isolierenden Stoff überzogen, wozu beispielsweise Äthylcellulose verwendet sein kann. Dadurch können die geladenen Tonerteilchen an diesen Flächen nicht ankleben oder über diese Flächen geerdet werden.Preferably, the surface of the container 51 is as well the outer surface of the transport roller 57 and the elements 80 are covered with an electrically insulating material, for which, for example, ethyl cellulose can be used. As a result, the charged toner particles cannot adhere to these surfaces or be grounded via these surfaces will.
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Beim Betrieb der Einrichtung dreht sich die Transportwalze in derselben Richtung wie die elektrofotografische Bildplatte, jedoch mit gegenüber dieser um den Faktor 1,5 bis 5 höherer Geschwindigkeit, so daß das latente Bild kontinuierlich immer mit einem neuen Teil der Walze in Berührung kommt. Die Transportwalze entnimmt dem Behälter laufend magnetischen Toner, dessen Oberfläche etwas tiefer liegt als die Außenfläche der Y/alze. Zur regelmäßigen Nachfüllung neuen Toners in den Behälter kann jede geeignete Vorrichtung eingesetzt werden. Da der gesamte magnetische Toner für die Bildentwicklung verwendet wird, ist eine genaue Bemessung des Verhältnisses zwischen Trägerstoff und Tonerteilchen in der bisherigen Weise nicht erforderlich. Während die Transportwalze an dem magnetischen Toner vorbeibewegt wird, bewirken die magnetischen Kräfte der RiE2magnete die Aufnahme einer ausreichenden Tonermenge zur Bildung eines Überzuges auf dem Walzenumfang, der " -Ji mit dem Abstreifer 71 auf eine gleichmäßige Stärke gebracht wird. Der oberste Teil des Überzuges wird mit der Entladungsvorrichtung 73 aufgeladen und mit der Leitfläche 75 zur Entwicklimc isi Bereich der Wellenbildungselemente 80 geglättet. Durch die pulsierende Wirkung der Wellenbildungselemente entsteht ein Wellenmuster des auf das latente Bild gelangenden Entwicklerstoffes, wodurch eine qualitativ gute Entwicklung gewährleistet ist. Da die Elemente 80 leitfähig sind, werden die bildmäßig verteilten Felder verstärkt, und die Entwicklung durchgehend getönter Flächen erfolgt in gleicher Weise wie die einer Strichzeichnung. Ferner wird durch die magnetische Anziehung der Entwicklerstoffschicht an die Transportwalze 57 die Hintergrundablagerung auf der Bildplatte minimal gehalten. Falls erwünscht B kann eine elektrische Vorspannung an die Transportwalze angelegt werden, um schwache elektrostatische Felder der Hintergrundflächen zu unterdrücken.During operation of the device, the transport roller rotates in the same direction as the electrophotographic image plate, but at a speed higher than this by a factor of 1.5 to 5, so that the latent image always comes into contact with a new part of the roller. The transport roller continuously removes magnetic toner from the container, the surface of which is slightly lower than the outer surface of the Y / alze. Any suitable device can be used to replenish the container with new toner on a regular basis. Since the entire magnetic toner is used for the image development, an exact measurement of the ratio between carrier material and toner particles in the previous manner is not necessary. While the transport roller is moved past the magnetic toner, the magnetic forces of the RiE2magnete take up a sufficient amount of toner to form a coating on the roller circumference, which is brought to a uniform thickness with the scraper 71. The uppermost part of the coating becomes charged with the discharge device 73 and smoothed with the guide surface 75 facing the developer in the area of the wave-forming elements 80. The pulsating effect of the wave-forming elements creates a wave pattern of the developer material reaching the latent image, which ensures good quality development , the image-wise distributed fields are intensified, and the development of continuously tinted areas is carried out in the same way as that of a line drawing imal held. If desired, B an electrical bias voltage can be applied to the transport roller in order to suppress weak electrostatic fields of the background surfaces.
Die Erfindung wurde an Hand eines Ausführungsbeispiels be-The invention was based on an exemplary embodiment
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schrieben, ist jedoch auf dieses nicht beschränkt. Alle im Rahmen der folgenden Ansprüche möglichen Ausführungsformen werden durch den Grundgedanken der Erfindung umfaßt»but is not limited to this. All in Embodiments possible within the scope of the following claims are encompassed by the basic idea of the invention »
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