DE2054080A1

DE2054080A1 - Vorrichtung zur elektrostatischen Koror a A ifladung von Tonerteilchen

Info

Publication number: DE2054080A1
Application number: DE19702054080
Authority: DE
Inventors: Knox Pa Henry Keith Arnold (V St A) G03g 15 08
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1969-11-06
Filing date: 1970-11-03
Publication date: 1971-05-13
Also published as: NL7016045A; FR2071912A5; GB1332925A; BE758248A; CA922773A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 2054080

Dipl.-Ing. H.Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

XEROX CORPORATION, Xerox Square
Rochester, Ν.Ύ. 14603/USA

Vorrichtung zur elektrostatischen Korona-Aufladung von Tonerteilchen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrostatischen Korona-Aufladung von Tonerteilchen insbesondere vor einer elektrostatischen Bildübertragung eines Tonerbildes auf ein Kopieblatt. Tonerteilchen werden vor der Bildübertragung in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen eines entwickelten Tonerbildes aufgeladen, so daß sie nicht mit den Tonerteilchen der Bildflächenteile auf das Kopieblatt übertragen werden.

Beim elektrofotografischen Verfahren wird ein Aufzeichnungsträger mit einer Schicht fotoleitfähigen Isolierstoffs auf leitfähiger Unterlage zur Erzeugung latenter elektrostatischer Bilder zu reproduzierender Informationen verwendet. Der Aufzeichnungsträger wird zunächst auf seiner fotoleitfähigen Oberfläche gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen und dann mit einem Lichtmuster der zu reproduzierenden Information belichtet. Die durch das Licht getroffenen !Flächenteile des Aufzeichnung ε trägers verlieren ihre Ladung, während die übrigen Flächenteile unbeeinflußt bleiben. Dadurch wird auf dem Aufzeichnungsträger ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt, dessen Konfiguration dem Lichtmuster entspricht. Die-

109820/1892

ses latente Bild kann dann durch Aufbringen von Toner auf den Aufzeichnungsträger entwickelt werden. Der Toner wird in fein verteilter Form aufgebracht und kann aus Kunstharzen oder Kunst^ harzmischungen bestehen, in denen ein Pigmentstoff, beispielsweise Ruß, dispergiert ist. Der Toner wird in denjenigen Flächenbereichen des Aufzeichnungsträgers angezogen und gebunden, die ihre Anfangsladung behalten haben, d.h. in den Bildflächenteilen, wodurch ein Tonerbild entsteht, das auf ein Kopieblatt oder einen anderen Bildträger übertragen werden und auf diesem zur Bildung einer dauerhaften Reproduktion des Originals fixiert werden kann.

Damit die Tonerteilchen auf das latente elektrostatische Bild des Aufzeichnungsträgers angezogen werden können, werden sie vor dem Aufbringen auf den Aufzeichnungsträger reibungselektrisch mit einer Polarität aufgeladen, die der Polarität der Ladung der Bildflächenteile des Aufzeichnungsträgers entgegengesetzt ist. Ein Verfahren zum Aufbringen der Tonerteilchen auf den Aufzeichnungsträger besteht darin, daß der Toner mit einem groben Trägermaterial vermischt und diese Mischung über den Aufzeichnungsträger kaskadiert wird. Als Trägermaterial können Glas- oder Sandkörner verwendet werden, die mit einem Material überzogen sind, das gegenüber dem Toner in der reibungselektrischen Reihe einen Abstand hat, so daß eine reibungselektrische Ladung zwischen dem Toner und dem Trägermaterial erzeugt wird, wenn beide miteinander vermischt werden. Während der Mischung wird der Toner an die Trägerteilchen angezogen, wonach beide gemeinsam über den 'Aufzeichnungsträger kaskadiert werden. In den Bildflächenteilen wird der Toner dann von den Trägerteilchen getrennt und auf dem Aufzeichnungsträger gebunden, wodurch das latente elektrostatische Bild sichtbar wird.

Während des Entwicklungsvorganges werden Tonerteilchen auch zufällig in den nicht zum Bild gehörenden Untergrundflächenteilen abgelagert. Diese unerwünschte Ablagerung von Toner

p 109820/1892

wird durch unkontrollierte Wolken von Tonerteilchen verursacht, die die Entwicklerstoffströmung begleiten, wenn diese über den Aufzeichnungsträger kaskadiert wird. Ferner werden gelegentlich Tonerteilchen in diesen Flächenbereichen abgelagert, die eine neutrale oder eine der für die Entwicklung günstigen Ladung entgegengesetzte Ladung tragen. Es werden Tonerwolken erzeugt, wenn mit Toner versehene Trägerteilchen die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers treffen. Die Aufprallkräfte zwischen dem Aufzeichnungsträger und den Trägerteilchen sowie dem Toner trennen die Tonerteilchen von den Trägerteilchen und bewirken die Erzeugung einer wolkenartigen Masse, die sich in allen Bereichen des Aufzeichnungsträgers, auch in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen, ablagern kann. Dieser Zustand wird noch verschlimmert, wenn mit hoher Tonerkonzentration gearbeitet wird.

Die Ablagerung von Toner in nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen des Aufzeichnungsträgers kann etwas verringert werden, wenn die Tendenz der Trägerteilchen ausgenutzt wird, den Toner von dem Aufzeichnungsträger zu entfernen. Diese Reinigungswirkung tritt auf, wenn die Trägerteilchen nicht vollständig mit Tonerteilchen bedeckt sind und so über den Aufzeichnungsträger kaskadiert werden. Sie ziehen dann Tonerteilchen an, die durch schwache elektrostatische Kräfte am Aufzeichnungsträger gebunden sind, beispielsweise die in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen gebundenen Tonerteilchen. Der Reinigungsvorgang reicht normalerweise jedoch nicht zur Entfernung aller Tonerteilchen in den Untergrundflächen aus, insbesondere wenn eine hohe Tonerkonzentration zur Entwicklung des latenten Bildes verwendet wird.

Um zu verhindern, daß die Tonerteilchen der nicht zum Bild gehörenden Flächenteile des Aufzeichnungsträgers während der Bildübertragung des erzeugten Tonerbildes mit übertragen werden, kann der Aufzeichnungsträger einer Korona-Entladungsvorrichtung ausgesetzt werden, die einen geringen Koronastrom zwi-

109820/1892

_ Zf. _

sehen der Bildentwicklung und der Bildübertragung erzeugt. Durch Anwendung einer Polarität der Entladungsvorrichtung, die entgegengesetzt derjenigen der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen des Aufzeichnungsträgers ist, werden die Tonerteilchen in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen des Aufzeichnungsträgers auf dieselbe Polarität wie die der Entladungsvorrichtung aufgeladen, wodurch es möglich ist, nur den Toner der Bildflächenteile auf das Kopieblatt zu übertragen. Wird zu diesem Zweck ein Korona-Entladungsdraht verwendet, der beispielsweise aus einer Platinlegierung besteht, so tritt bei der Bewegung des Koronadrahtes relativ zu den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen eine Neigung des geringen Koronastroms auf, die Tonerteilchen in diesen Bereichen auf eine Polarität entgegengesetzt derjenigen der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen aufzuladen. Bewegt sich dann der Korona-Entladungsdraht an den Bildflächenteilen vorbei, so werden seine Emissionen entweder abgestoßen oder durch Koronaunterdrückung um die Bildflächenteile herumgeführt, so daß diese unbeeinflußt bleiben. Die Koronaunterdrückung ist eine Erscheinung, bei der positive Koronaemissionen von der fotoleitfähigen Fläche durch das stärkere elektrostatische Feld der Bildflächenteile abgestoßen werden. Obwohl dieses Verfahren bei Durchführung mit einem Koronadraht die Verringerung von Hintergrundtoner auf den Kopieblättern ermöglicht, hat sich gezeigt, daß die erzielten Ergebnisse nicht immer zufriedenstellend sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine bessere elektrostatische Aufladung der Tonerteilchen insbesondere in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen eines elektrofotografischen Tonerbildes ermöglicht.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß eine messerartig ausgebildete Entladungselektrode vorgesehen ist,

109820/1892

die einen Querschnitt mit gegenüber der Höhe extrem geringer Breite aufweist.

Mit dieser Vorrichtung kann ein stärkerer Koronastrom den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen des Aufzeichnungsträgers zugeführt werden, als dies bei Verwendung eines Koronadrahtes möglich ist, wobei gleichzeitig die Bildflächenteile nicht beeinträchtigt werden. Daher wird der Toner in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen auf eine Polarität entgegengesetzt derjenigen des Toners der Bildflächenteile besser aufgeladen, und die Übertragung dieses Toners kann besser verhindert werden. Ferner ist eine Entladungsvorrichtung nach der Erfindung stabiler und kann nicht abbrechen oder reißen, wie dies bei einem Draht möglich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aus den allgemein verwendeten leitfähigen Stoffen bestehen und leicht in die vorgegebene Form gebracht werden.

Die Entladungselektrode ist messerartig ausgebildet und wird bei einer Schwellenspannung für die Emission von Ladungsträgern betrieben. Infolge der bei dieser Elektrode besseren Koronaemission wird der Toner in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen gleichmäßiger und vollständiger aufgeladen, so daß bei einem übertragenen Tonerbild keine Hintergrundzeichnungen mehr auftreten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bei der Voraufladung vor der Übertragung eines Tonerbildes auf ein Kopieblatt angewendet. Die messerartig ausgebildete Elektrode hat einen Querschnitt, dessen Breite extrem gering gegenüber seiner Höhe ist. Die Elektrode wird so mit der Schwellenspannung betrieben, daß bei der Emission der Ladungsträger ein Koronastrom zwischen dem entwickelten Aufzeichnungsträger und der Elektrode entsteht, der die Tonerteilchen in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen des entwickelten Tonerbildes

109820/1892

gleichmäßig auflädt, ohne den Toner in den Bildbereichen zu beeinflussen. Die Polarität der Elektrodenspannung ist entgegengesetzt derjenigen der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen, und die auf die Tonerteilchen in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen aufgebrachte Ladung ist gleichfalls entgegengesetzt derjenigen der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen. Da die Tonerteilchen in den Bildflächenteilen und in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen einander entgegengesetzte Polarität nach Einwirkung dieser Voraufladung haben, werden nur die Tonerteilchen in den Bildflächenteilen auf ein Kopieblatt übertragen, wodurch Hintergrundzeichnungen auf der Reproduktion vermieden werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen?

Fig. Ί einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Korona-Entladungsvorrichtung und

Fig. 2 ein entwickeltes elektrostatisches latentes Bild, auf das die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einwirkung gebracht wird.

Eine Entladungsvorrichtung nach der Erfindung kann zur Voraufladung von Tonerbildern vor der Bildübertragung verwendet werden, wobei eine gleichmäßige Ladung auf die Tonerteilchen von nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen eines entwickelten elektrostatischen Bildes aufgebracht wird. Diese Ladung hat eine der Polarität der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen entgegengesetzte Polarität, so daß nur die letzteren Tonerteilchen bei der nachfolgenden Bildübertragung auf ein Kopieblatt übertragen werden.

Korona-Entladungsvorrichtungen werden beim elektrofotografischen Verfahren zur Aufladung eines elektrostatischen Aufzeichnungsträgers verwendet. Dabei wird die Korona-Entladungsvorrichtung

109820/1892

nahe dem Aufzeichnungsträger angeordnet und eine Spannung angeschaltet, die eine Korona-Emission an der Entladungselektrode erzeugt. Als Elektrode wird normalerweise ein Draht verwendet, der einen Strom von Ladungsträgern auf den Aufzeichnungsträger erzeugt und eine Aufladung des Aufzeichnungsträgers auf eine Gleichgewichtsspannung bewirkt. Diese Spannung ist für eine vorgegebene Vorrichtung eine Funktion der Form und des Querschnitts der Elektrode der Entladungsvorrichtung, des Mediums zwischen der Elektrode und dem Aufzeichnungsträger, des Abstandes zwischen der Elektrode und dem Aufzeichnungsträger, des Potentialunterschiedes zwischen der Elektrode und dem Aufzeichnungsträger und vieler anderer Faktoren. Wenn der Aufzeichnungstr.äger oder ein Teil des Aufzeichnungsträgers eine unter der Gleichgewichtsspannung liegende Spannung hat, so nimmt der Aufzeichnungsträger Korona-Emissionen auf, wodurch diese Bereiche gleichfalls die GMchgewichtsspannung erreichen. Ist andererseits die Gleichgewichtsspannung gleich oder geringer als die Spannung des Aufzeichnungsträgers, so nimmt dieser keine Korona-Emissionen auf und bleibt elektrisch unverändert. Dieser letztere Fall ergibt sich, wenn der Potentialunterschied zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Elektrode der Korona-Entladungsvorrichtung zur Erzeugung eines Emissionsflusses zum Aufzeichnungsträger hin nicht ausreicht. In dieser Situation verlaufen die Emissionen von der Entladungselektrode in Richtung zum Aufzeichnungsträger, werden von diesem jedoch aus den Bereichen der Gleichgewicht sspannung abgestoßen. Eine geerdete oder vorgespannte Abschirmung wird normalerweise so angeordnet, daß sie den Entladungsdraht teilweise umgibt, um die Emissionen zu absorbieren, wenn die Gleichgewichtsspannung auf dem Aufzeichnungsträger erreicht ist, so daß die Elektrode weiter betrieben werden kann und auch dann Emissionen erzeugt, wenn der Aufzeichnungsträger sie nicht annimmt. Wird keine Abschirmung verwendet, so wird der Aufzeichnungsträger auf die Gleichgewicht sspannung gebracht, wonach die Elektrode keine weiteren

109820/1892

Emissionen mehr erzeugt, solange der Potentialunterschied geringer bleibt als er zur Erzeugung von Emissionen erforderlich ist.

Die Tendenz des Aufzeichnungsträgers, im Bereich der Korona-Entladungsvorrichtung eine Gleichgewichtsspannung anzunehmen, wirkt in nur einer Richtung. Die Emissionen haben keine Wirkung auf diejenigen Bereiche des Aufzeichnungsträgers, deren Potential gleich oder größer als die Gleichgewichtsspannung ist. Ist jedoch die Ladung von Flächenelement zu Flächenelement ungleich, wie es beispielsweise bei einem elektrostatischen latenten Bild der Fall ist, so werden diejenigen Bereiche des Bildes, die unter der Gleichgewichtsspannung liegen, auf die Gleichgewichtsspannung gebracht, wonach sie nicht mehr beeinflußt werden. Die Emissionen wirken sich also selektiv auf diejenigen Bereiche des Aufzeichnungsträgers aus, die eine geringere Ladung haben. Es ist bekannt, daß bei Einwirkung eines geringen Koronastromes auf einen entwickelten Aufzeichnungsträger vor der Bildübertragung des Tonerbildes auf ein Kopieblatt der Toner in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen des Aufzeichnungsträgers nicht zusammen mit dem Tonerbild auf das Kopieblatt übertragen wird. Durch Betreiben der Korona-Entladungsvorrichtung mit entgegengesetzter Polarität der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen können die nicht zum Bild gehörenden Flächenteile auf eine Polarität entgegengesetzt derjenigen der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen aufgeladen werden. Dies wird ohne große Verschlechterung der bereits auf den Tonerteilchen in den Bildflächenteilen vorhandenen Ladungen erreicht. Durch eine solche Aufladung vor der Bildübertragung und die damit erzeugte Polaritätsdifferenz zwischen den Tonerteilchen in den Bildflächenteilen und den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen ist es möglich, nur die Tonerteilchen in den Bildflächenteilen auf das Kopieblatt zu übertragen.

109820/1892

Beim Betrieb wird die zur Vοraufladung verwendete Entladungsvorrichtung über den entwickelten Aufzeichnungsträger bewegt, wobei die Korona-Emissionen den Toner in den nicht zum Bild gehörenden Bereichen auf das Gleichgewichtspotential aufladen. Dadurch, daß die Tonerteilchen unterschiedlicher Ladung und damit unterschiedlichen Potentials positiver und negativer Polarität in diesen Bereichen verteilt sind, werden sie entsprechend der erzeugten Strömung von Ladungsträgern aufgeladen. Ein Potential entgegengesetzt demjenigen der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen kann auf diese Weise auf alle Tonerteilchen in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen übertragen werden, unabhängig von ihrer Anfangsladung. Die Tonerteilchen in den Bildflächenteilen bleiben während dieses Vorganges unbeeinflußt, da sie eine Korona-Unterdrückung bewirken. Die Korona-Unterdrückung besteht in einer Abstoßung der Korona-Emissionen von dem Aufzeichnungsträger durch die stärkeren elektrostatischen Felder der Bildflächenteile. Durch diese Erscheinung hat die Korona-Entladung keine Auswirkung auf die Bildflächenteile des Aufzeichnungsträgers und/oder die darin verteilten Tonerteilchen.

Wird ein Korona-Entladungsdraht zur Erzeugung des Koronastroms verwendet, so wird er derart betrieben, daß ein nur geringer Koronastrom in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen auf den Aufzeichnungsträger übertragen wird und daß die Korona-Emissionen in den Bildflächenteilen abgestoßen oder umgebogen v/erden. Auf diese V/eise bleibt der Toner in den Bildflächenbeilen unbeeinflußt, wegen des geringen Koronastroms wird der Toner in den nicht; zum Bild gehörenden Flächenteilen jedoch nicht sehr schnell und nicht stark geladen, wenn der Koronadraht an dem Aufzeichnungsträger vorbeibewegt wird. Wird eine rnesserkantenartig ausgebildete Elektrode bei Schwellenspannung betrieben, so wird die Voraufladung in einem "Abschreckungsverfahren" durchgeführt. Hierunter ist zu verstehen, daß die men3orartir; ausgebildete Elektrode einen pieringon Koronastrom

109820/1892

- ίο -

abgibt, wenn sie den Bildflächenteilen gegenübersteht, jedoch einen relativ höheren Koronastrom, wenn sie den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen gegenübersteht. Dadurch wird der Toner in den Bildflächenteilen nicht durch die Yoraufladung beeinflußt, wie dies bei der Drahtelektrode der Fall ist, sondern die Stärke und Schnelligkeit, mit der der Toner in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen auf eine gleichmäßige Ladung entgegengesetzt derjenigen des Toners in den Bildflächenteilen gebracht wird, ist wesentlich verbessert.

In Fig. 1 ist eine Korona-Entladungsvorrichtung nach der Erfindung im Querschnitt dargestellt, sie wird bei ihrem Betrieb nahe einem entwickelten elektrostatischen Aufzeichnungsträger der in Fig. 2 gezeigten Art angeordnet. Es hat sich gezeigt, daß die in Fig. 1 dargestellte Korona-Entladungsvorrichtung bei Betrieb mit der Schwellenspannung für die Korona-Emission sehr gut für die Voraufladung vor der Bildübertragung geeignet ist. Die Elektrode 11 ist messerartig ausgebildet, d.h. sie hat einen langen und schmalen Querschnitt in Richtung zum Aufzeichnungsträger 21 hin. Sie ist teilweise durch Metallabschirmungen 12 und 13 umgeben, die zur Aufnahme von Ladungsträgern dienen, welche von der oberen Kante der Elektrode und von einer starren Elektrodenhalterung emittiert werden. Die Abschirmungen sind über dem Aufzeichnungsträger gehalten und tragen, abhängig von der Länge der Elektrode, eine oder mehrere Elektrodenhalterung^ 14. Die Halterungen können aus jedem geeigneten Isoliermaterial bestehen, das ausreichend starr ist, um die Elektrode in einer festen Lage relativ zu den Abschirmungen zu halten.

Die Korona-Entladungsvorrichtung ist nahe der entwickelten Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers angeordnet, so daß ihr schlanker Elektrodenquerschnitt zum Aufzeichnungsträger hin ausgerichtet ist, wie dies in den Figuren dargestellt ist. Die Elektrode kann aus jedem geeigneten Material bestehen,

109820/1892

das zur Emission von Ladungsträgern geeignet ist, beispielsweise aus Edelstahlmaterial, sie soll gegenüber ihrer Höhe extrem dünn sein, wie dies im Querschnitt zu erkennen ist. Sie ist in Längsrichtung parallel zur zu ladenden Fläche angeordnet und emittiert über ihre gesamte Länge Ladungsträger in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene. Ihr Querschnitt ist senkrecht zu ihrer Länge dargestellt. Me Querschnittsfläche hat eine Höhe, die senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 21 gemessen ist, und eine Breite, die parallel zum Aufzeichnungsträger 21 verläuft. Es hat sich gezeigt, daß eine Elektrode mit einer Querschnittshöhe in der Größenordnung von 2,5 cm und einer Breite in der Größenordnung von 0,025 mm vorzugsweise zu verwenden ist. Diese Elektrodenabmessungen stellen lediglich ein Beispiel für die Querschnittsverhältnisse dar und können innerhalb eines großen Bereiches geändert werden, solange die Querschnittsbreite extrem gering gegenüber der Querschnittshöhe ist. Als weiteres Ausführungsbeispiel wurde eine Edelstahlelektrode mit einer Querschnittshöhe von ca. 2,5 cm und einer Querschnittsbreite von ca. 0,05 mm. teilweise mit 22 mm langen Abschirmungen umgeben, die auf jeder Seite der Elektrode angeordnet waren, so daß die Elektrode ca. 4,8 mm unter den Abschirmungen herausragte. Diese Anordnung wurde dann bei der Schwellenspannung mit einer Polarität entgegengesetzt derjenigen der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen zur Korona-Emission betrieben. Es zeigte sich, daß nahe den stark geladenen Bereichen eines Aufzeichnungsträgers ein geringer Koronastrom und nahe den Bereichen geringerer Ladung ein relativ höherer Koronastrom erzeugt wurde. Durch diese Art der Ladung blieben die Tonerteilchen in den Bildflächenteilen oder den Bereichen hoher Ladung unverändert, während die Tonerteilchen in den nicht zum Bild gehörenden Bereichen oder den Bereichen geringer Ladung auf eine gleichmäßige Polarität entgegengesetzt derjenigen der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen aufgeladen wurden. Wie bereits beschrieben, sind die Abmessungen der Entladungsvorrichtung nur als Beispiel für

109820/1892

die allgemeine Ausbildung angegeben und sollen die Erfindung in keiner Weise einschränken.

Eine Korona-Entladungsvorrichtung mit messerartig ausgebildeter Elektrode wurde mit verschiedenen Abständen vom Aufzeichnungsträger, Speiseströmen und unterschiedlichen Spannungen zwischen 100 und 900 Volt, ein für ein latentes Bild normaler Spannungsbereich, getestet. Es zeigte sich, daß bei den Schwellenspannungen für die Korona-Emission die messerartig ausgebildete Koronavorrichtung eine steil ansteigende Kurve zeigt, wenn der Strom in Abhängigkeit von der Spannung des Aufzeichnungsträgers im unteren Bereich der Spannung aufgetragen wird. Dies bedeutet, daß bei Ansteigen der Vorspannung des Aufzeichnungsträgers der Koronastrom durch den Aufzeichnungsträger wesentlich reduziert wird. Ferner blieb für den oberen Bereich der Spannung des Aufzeichnungsträgers der mit der Elektrode erzeugte Koronastrom relativ gering und konstant. Da es sehr günstig ist, in den Bereichen relativ hoher Spannung, d.h. in den Bildflächenteilen, einen geringen Koronastrom zu erzeugen, in den Bereichen geringer Spannung, d.h. in den nicht zum Bild gehörenden Bereichen, einen höheren Strom zu erzeugen, ist die messerartig ausgebildete Elektrode insbesondere zur Durchführung einer Voraufladung vor der elektrostatischen Bildübertragung geeignet.

In Fig. 2 ist ein elektrostatischer Aufzeichnungsträger 21 dargestellt, der aus einer fotoleitfähigen Schicht 22 und einer dafür vorgesehenen leitfähigen Unterlagenschicht 25 besteht. Ein latentes elektrostatisches Bild wird auf diesem Aufzeichnungsträger erzeugt und gemäß bekannten Verfahren mit Tonerteilchen entwickelt. Die Bildflächenteile 24 sind durch eine starke Tonerbedeckung dargestellt, während die nicht zum Bild gehörenden Flächenteile 25 zwischen den Bildflächenteilen nur wenig Tonerteilchen enthalten. Die Tonerteilchen in den Bildflächenteilen haften an den höheren elektro-

109820/1892

statischen Ladungen des Aufzeichnungsträgers an, der beispielsweise zunächst auf eine positive Spannung von 900 Volt aufgeladen und durch die Belichtung in den bestrahlten und nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen auf 600 Volt entladen wurde. Dann wurden negativ geladene Tonerteilchen bei der Bildentwicklung auf die positiver geladenen Bereiche aufgebracht, die die Bildbereiche sind. Es können jedoch auch Tonerteilchen in den nicht zum Bild gehörenden Bereichen während der Entwicklung abgelagert werden, die dann bei der Bildübertragung mitübertragen werden und die unerwünschten Hintergrundzeichnungen auf dem Kopieblatt erzeugen.

Die Übertragung des Toners der nicht zum Bild gehörenden Bereiche wird durch die erfindungsgemäße Entladungsvorrichtung 10 vermieden. Diese wird im Bereich der Schwellenspannung für die Korona-Emission betrieben und besprüht den Toner in den nicht zum Bild gehörenden Bereichen mit einer Ladung, deren Polarität entgegengesetzt derjenigen des Toners in den Bildbereichen, beispielsweise positiv ist. In den Bildbereichen wird also eine positive Ladung von den Tonerteilchen aufgenommen, während die Ladung der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen unverändert bleibt. Dann kann das entwickelte Bild auf ein Kopieblatt übertragen werden, wozu eine Entladungsvorrichtung positiver Polarität verwendet wird, der Toner in den nicht zum Bild gehörenden Bereichen des Aufzeichnungsträgers wird dabei nicht als Hintergrundzeichnung auf das Kopieblatt übertragen.

Dem Fachmann ist geläufig, daß eine Entwicklung mit positivem Toner bei negativ geladenen Bildflächen oder eine Umkehrentwicklung, d.h. eine Entwicklung der Hintergrundflächen mit Toner, dessen Polarität mit derjenigen der Bildflächenteile übereinstimmt, auch mit einer Entladungsvorrichtung nach der Erfindung durchgeführt werden kann, indem die Polarität jeweils geeip^iet gewählt wird. Beispielsweise kann bei der Um-

109820/1892

kehrentwicklung ein negatives optisches Bild zur bildmäßig verteilten Entladung eines anfangs negativ aufgeladenen Aufzeichnungsträgers verwendet werden, wodurch ein latentes Bild entsteht, das in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen negative Ladungen enthält. Das latente Bild wird dann mit negativ geladenem Toner entwickelt, und die Voraufladung wird mit einer positiven messerartigen Elektrode durchgeführt. Die Voraufladungsvorrichtung muß also nicht immer dieselbe Polarität wie die Anfangsladung des Aufzeichnungsträgers haben, sondern nur entgegengesetzte Polarität zu derjenigen der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen.

Durch Anwendung einer Polarität entgegengesetzt derjenigen der Tonerteilchen in den Bildflächenteilen werden die Tonerteilchen in den Bildflächenteilen nicht beeinträchtigt. Dies liegt an der Korona-Unterdrückung, die entweder den Ladungsträgerstrom auf den Toner in den Bildflächenteilen unterdrückt oder in die nicht zum Bild gehörenden Flächenteile umleitet. Unter einer Korona-Unterdrückung ist die Abstoßung beispielsweise positiver Emissionen von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers durch ein stärkeres elektrostatisches Feld gleichen Potentials auf dem Aufzeichnungsträger zu verstehen. Dadurch hat die Korona-Entladungsvorrichtung keine Auswirkung auf die Bildflächenteile des Aufzeichnungsträgers und die darauf vorhandenen Tonerteilchen.

109820/1892

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur elektrostatischen Korona-Aufladung von Tonerteilchen insbesondere vor einer elektrostatischen Bildübertragung eines Tonerbildes auf ein Kopieblatt, dadurch gekennzeichnet, daß eine messerartig ausgebildete Entladungselektrode (11) vorgesehen ist, die einen Querschnitt mit gegenüber der Höhe extrem geringer Breite aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsbreite in der Größenordnung von 0,025 mm und die Querschnittshöhe in der Größenordnung von 2,5 cm liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (11) nahe der zu ladenden Fläche (21) angeordnet ist und über ihre gesamte Länge Ladungsträger in einem Koronastrom auf die Fläche (21) überträgt, wobei ihre Querschnittshöhe senkrecht zur Fläche (21) steht, und daß die Elektrode (11) mit einer Spannung im Bereich der eine Emission von Ladungsträgern bewirkenden Schwellenspannung verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (11) in dem der zu ladenden Fläche (21) abgewandten Bereich mit einer geerdeten Abschirmung (12, 13) und mit einer Halterung (14) innerhalb der Abschirmung (12, 13) versehen ist.
5. * Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Aufladung von Tonerteilchen in den Hintergrundflächenteilen eines Tonerbildes, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der mit der Elektrode (11) verbundenen Spannung entgegengesetzt der Polarität der Ladung der in den Bildflächenteilen vorhandenen Tonerteilchen ist.

109820/1892
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anordnung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Elektrode (11) und der zu ladenden Fläche (21).

109820/1892