DE2161850A1

DE2161850A1 - Entwicklungsvorrichtung für elektrostatische latente Bilder

Info

Publication number: DE2161850A1
Application number: DE19712161850
Authority: DE
Inventors: Marshall East Rochester N. Y. Benson (V.St.A.)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1970-12-15
Filing date: 1971-12-13
Publication date: 1972-07-06
Also published as: GB1369648A; CA951109A; BE776601A; IT943905B; JPS559710B1; US3696784A; NL7116960A; FR2118825A5

Description

Rochester, N.Y. 14 605
V.St.A.

Entwicklungsvorrichtung für elektrostatische latente Bilder

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung für elektrostatische latente Bilder, bei der ein Zweikomponentenentwickler über einen mit einem latenten Bild versehenen Aufzeichnungsträger kaskadiert wird und in der Entwicklungszone eine elektrisch leitfähige Entwicklungselektrode angeordnet ist.

Beim elektrofotografischen Verfahren, wie es durch die US-Patentschrift 2 297 691 bekannt ist, wird ein Aufzeichnungsträger mit einer Schicht eines fotoleitfähigen Isolierstoffs auf leitfshiger Unterlage zur Erzeugung latenter elektrostatischer Bilder verwendet. Bei der normalen Durchführung des Verfahrens wird der Aufzeichnungsträger auf seiner Oberfläche elektrostatisch gleichmäßig aufgeladen und dann mit einem Lichtbild eines zu reproduzierenden Bildes bestrahlt, wodurch die Ladung in den belichteten Flächenteilen abgeleitet wird. Die nicht entladenen Bereiche der Schicht erzeugen so ein elektrostatisches Ladungsmuster, dessen Verteilung derjenigen des Originalbildes entspricht.

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Das latente elektrostatische Bild kann dann entwickelt werden, indem es mit einem fein verteilten, elektrostatisch anziehbaren Material, beispielsweise mit einem Pulver, in Berührung gebracht wird. Das Pulver wird in den Bildflächenteilen durch die elektrostatischen Ladungen auf der Schicht gebunden. An den Stellen größter Ladungsdichte wird das meiste Pulver abgelagert. Wo die Ladung am schwächsten ist, wird kein oder nur wenig Pulver abgelagert. Auf diese Weise entsteht ein Pulverbild, das dem zu reproduzierenden Bild entspricht. Das Pulver kann danach auf ein Papierblatt oder eine andere Fläche übertragen und auf dieser als dauerhaftes Bild fixiert werden.

Die Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder, insbesondere die Kaskadierungsentwicklung, kann bekanntlich durch eine Entwicklungselektrode verbessert werden. Ein derartiges Verfahren ist in der US-Patentschrift 2 952 24-1 beschrieben.

Bei diesem Verfahren wird ein leitfähiges Element in geringem Abstand zu dem zu entwickelnden elektrostatischen latenten Bild angeordnet. Wenn diese Elektrode Erdpotential führt, so bewirkt sie einen Verlauf der elektrischen Feldlinien in den durchgehend getönten Bereichen des latenten Bildes rechtwinklig aus dem Aufzeichnungsträger heraus, so daß die geladenen Tonerteilchen der Entwicklerstoffmischung in den mittleren Bereichen dieser durchgehend zu tönenden Flächen gleichfalls abgelagert werden, was bei Fehlen einer Entwicklungselektrode nicht der Fall ist, da zwischen den mittleren Bereichen der durchgehend zu tönenden Flächen und ihnen benachbarten Flächen kein elektrisches Feld existiert. Die Entwicklungselektrode verringert den HaIo-Effekt, der dadurch erzeugt werden kann, daß geladene Tonerteilchen nur die Ränder der durchgehend zu tönenden Bildflächen entwickeln, an denen die Ladungsgradienten am ausgeprägtesten vorhanden sind.

Die US-Patentschrift 2 952 241 beschreibt ferner die elektrische Verspannung der Elektrode mit einer Polarität, die mit der Ladungspolarität des Aufzeichnungsträgers übereinstimmt/Dabei

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wird ein Potential verwendet, das etwas höher als das Potential in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen bzw. in den Hintergrundflächen ist. Dadurch können die Vorteile der geerdeten Elektrode beibehalten und große durchgehend zu tönende Flächen entwickelt werden. Bei der vorgespannten Elektrode kann jedoch ein zusätzlicher Vorteil erzielt werden, da die Tonerteilchen, welche entgegengesetzt zu den Bildflächen und den Hintergrundflächen geladen sind, eine größere Affinität für die Elektrode als für die Hintergrundflächen des latenten Bildes zeigen, so daß die Tonerablagerung in solchen Bereichen minimal gehalten wird. Dadurch ergeben sich bessere Bilder und Kopien.

Es ist leicht zu erkennen, daß die vorgespannte Elektrode besser als eine geerdete Elektrode arbeitet, da alle Vorteile der geerdeten Elektrode und zusätzlich ein weiterer Vorteil erreicht werden. Die vorgespannten Elektroden haben jedoch auch gewisse Nachteile, die darin bestehen, daß bei einer Elektrodenladung, die geringer als die Ladung der Hintergrundflächen des latenten Bildes ist, der zusätzliche Vorteil nicht auftritt. Ist jedoch die Ladung der Elektrode mehr als etwas stärker als die Ladung der Hintergrundflächen auf dem Aufzeichnungsträger, so kann sie auf den geladenen Toner eine Wirkung ähnlich wie die Bildflächenteile ausüben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Entwicklungsvorrichtung zu schaffen, in der die Entwicklungselektrode selbsttätig um einen geringen Betrag stärker als die Hintergrundflächen des zu entwickelnden Bildes geladen bleibt.

Eine Entwicklungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Entwicklungselektrode mit einem Abstand von weniger als· 5 mm zum Aufzeichnungsträger angeordnet und gegenüber allen anderen elektrisch leitfähigen Elementen ihrer Umgebung elektrisch isoliert ist.

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Vorteilhaft kann die Entwicklungselektrode in einer Entwicklungsvorrichtung angeordnet sein, in der der Aufzeichnungsträger in Aufwärtsrichtung gegen die Strömungsrichtung des kaskadierenden Entwicklerstoffs bewegt wird. Die Elektrode ist gegenüber ihrer Umgebung elektrisch isoliert, so daß sie ein gegenüber Erde und dem Aufzeichnungsträger gleitendes Potential führt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer kontinuierlich und automatisch arbeitenden elektrofotografischen Reproduktionsmaschine, in der eine nach der Erfindung arbeitende Entwicklungsvorrichtung angeordnet ist, und

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht der Entwicklungszone der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung innerhalb einer automatisch arbeitenden elektrofotografischen Reproduktionsmaschine dargestellt. Diese enthält einen xerografischen Aufzeichnungsträger 10 in Form einer Trommel. Der Aufzeichnungsträger hat eine fotoleitfähige, zu bestrahlende Schicht auf einer leitfähigen Unterlage und ist im Maschinenrahmen in der dargestellten Pfeilrichtung drehbar gelagert. Durch die Drehung wird seine Oberfläche nacheinander an mehreren elektrofotografischen Verfahrensstationen vorbeibewegt. Zum besseren Verständnis der Erfindung werden diese Verfahrensstationen im Bewegungsbereich des Aufzeichnungsträgers hinsichtlich ihrer Funktion beschrieben:

An einer Ladestation A wird eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf die fotoleitfähige Schicht aufgebracht, An einer Belichtungsstation B wird ein Licht- oder Strahlungsbild des zu reproduzierenden Bildes auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers projiziert, um die Ladung in den bestrahlton

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Bereichen abzuleiten und dadurch ein latentes elektrostatisches Bild des zu reproduzierenden Bildes zu erzeugen. An einer Entwicklungsstation C wird ein xerografischer Entwicklerstoff mit Tonerteilchen mit einer elektrostatischen Ladung entgegengesetzt derjenigen des latenten elektrostatischen Bildes über die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers kaskadiert, wodurch die Tonerteilchen am latenten elektrostatischen Bild anhaften und ein Tonerbild mit einer Konfiguration des zu reproduzierenden Bildes erzeugen.

An einer Übertragungsstation D wird das Tonerbild elektrostatisch von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers auf einen Bildträger übertragen.

An einer Trommelreinigungs- und Entladungsstation E wird die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zur Entfernung noch anhaftender restlicher Tonerteilchen abgebürstet und mit einer relativ hellen Lichtquelle beleuchtet, um eine praktisch vollständige Ableitung restlicher elektrostatischer Ladungen zu erreichen .

An der Entwicklungsstation C ist ein Becherförderer 14 vorgesehen, der Entwicklerstoff kontinuierlich von einem unteren Teil 16 des Entwicklungsgehäuses 18 in den erhöhten Teil 20 befördert, von wo aus der Entwicklerstoff durch Schwerkraft in die Entwicklungszone 22 fällt.

Der Entwicklerstoff wird der Entwicklungszone über Eingabeschütten 24 und 26 zugeführt, die mit Spannungsquellen V1 und V2 elektrisch verbunden sind. Ein Isolierstreifen 28 isoliert die Schütte 24 gegenüber der Elektrode 30. Der Entwicklerstoff wird dann durch Schwerkraft in glatter Strömung durch die Entwicklungszone 22 geführt, welche durch das Volumen zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Entwicklungselektrode gebildet ist. In der Entwicklungszone wird der Entwicklerstoff in Kontakt mit der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers gebracht, um das latente Bild zu erzeugen, wonach er durch Abstreifflächen 32 und 34 von der Trommeloberfläche wieder entfernt und in den

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unteren Vorratsbereich. 16 zurückgeführt wird, von wo aus er erneut in den Entwicklungszyklus geleitet wird.

In der Entwicklungszone wird die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers kontinuierlich in Aufwärtsrichtung gegen die Strömung des Entwicklerstoffes bewegt, um die Entwicklung zu bewirken. Eine Tonereingabevorrichtung 36 dient zur Eingabe zusätzlicher Tonermengen in die Entwicklerstoff mischung, um den durch die Bildentwicklung verbrauchten Toner zu ersetzen.

Die Entwicklungselektrode 30 verläuft über die Breite der Aufzeichnungstrommel und die Länge der Entwicklungszone 22 und erstreckt sich von der Eintrittsschütte 24 bis zu einer Stelle unter der horizontalen Durchmesserebene der Trommel, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Auf diese W-eise erstreckt sich die Entwicklungszone durch die Formgebung der Elektrode so weit, daß bei Fehlen der Elektrode der Entwicklerstoff normalerweise durch seine Schwerkraft früher von der Trommel abfallen würde.

Die Entwicklungselektrode besteht aus elektrisch leitfähigem Material und ist mit Isolierelementen 38 befestigt. Hierzu können beispielsweise handelsübliche Schaltungskarten dienen, die auf jeder Seite der Elektrode angeordnet sind. An diesen ist die Elektrode beispielsweise durch einen isolierenden Klebstoff oder durch Bolzenelemente 40, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, befestigt.

Die gesamte Oberfläche der Entwicklungselektrode ist vorzugsweise im Bereich der·Entwicklungszone glatt ausgeführt, um die Turbulenz des Entwicklerstoffes minimal zu halten. Durch Unregelmäßigkeiten der Elektrodenoberfläche könnte sie erhöht werden. Wie bei den meisten Elektroden soll auch die hier beschriebene Entwicklungselektrode möglichst nahe der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers angeordnet sein, ohne jedoch die Strömung des Entwicklerstoffs zu stören. Es hat sich gezeigt, daß ein

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konstanter Abstand von weniger als 5 mm, vorzugsweise von ca. 1,5 mm zwischen der Trommel und der Entwicklungselektrodegünstig ist. Dieser Abstand ist insbesondere für Trägerteilchen des Entwicklerstoffs von ca. 0,25 mm Größe geeignet. Dadurch entsteht ein Abstand zwischen der Elektrode und dem Aufzeichnungsträger, der ungefähr 6 Teilchendurchmessern entspricht.

Damit die erfindungsgemäße Entwicklungselektrode richtig arbeitet, soll sie nicht mit einem elektrisch geerdeten Element in Berührung stehen. Ferner soll sie nicht mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden sein. Es ist zu erkennen, daß eine derartige Entwicklungselektrode gegenüber ihrer Umgebung einen elektrisch gleitenden Zustand hat. Eine gewisse Ladungsmenge kann jedoch von der Schütte 24 her über die dielektrischen oder isolierenden Streifen 28 geleitet werden und ein geringes Potential an der elektrisch gleitenden Elektrode 30 erzeugen.

Durch die besondere Funktion der Entwicklungselektrode erzeugt eine elektrische Ladung auf dem Aufzeichnungsträger, die durch die Entwicklungszone nahe an der Entwicklungselektrode vorbeibewegt wird, eine Ladung gleicher Polarität auf der Elektrode. Die an der Entwicklungselektrode induzierte Ladung ist eine Funktion der gesamten elektrischen Ladungsmenge in deren Bereich oder innerhalb der Entwicklungszone zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, Die elektrische Ladung auf einem Flächenelement der Entwicklungselektrode ist dieselbe wie diejenige auf einem anderen Bereich der Elektrode.

Die gesamte Entwicklungszone kann als ein Kondensator angesehen werden, bei dem eine Änderung der Ladung eines der Elemente, nämlich des Aufzeichnungsträgers, eine Änderung der Ladung im anderen Element, nämlich der Elektrode, erzeugt. Es ist zu erkennen, daß das gesamte System sich derart selbsttätig reguliert, daß eine Änderung des Ladestromes für den Aufzeichnungsträger vor der Bestrahlung oder der Leistung der Bestrahlungslampe das Vermögen der Kntwicklungselcktrode, normal zu arbeiten,

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nicht beeinträchtigt, da die Elektrode nur so stark geladen wird, wie dies durch die Ladung des zu entwickelnden Bildes vorgegeben ist.

Bei normalem Betrieb innerhalb der vorstehend beschriebenen Parameter hat sich gezeigt, daß die Entwicklungselektrode schnell auf das optimale Potential leicht über dem Potential der Hintergrundflächen des Aufzeichnungsträgers aufgeladen wird. Sie arbeitet deshalb wie eine vorgespannte Elektrode zur Entwicklung durchgehend zu tönender Flächen und erreicht diesen Zustand innerhalb der Zeit, in der ein erstes latentes elektrostatisches Bild durch die Entwicklungszone am Beginn eines Kopierzyklus oder auch eines Arbeitstages geführt wurde.

Ein erfolgreicher Test mit einer Entwicklungsvorrichtung nach der Erfindung bestand darin, daß ein Aufzeichnungsträger auf ca. 750 Volt positiv aufgeladen und durch Licht in Form eines Musters auf ca. 700 Volt positiv in den Bildflächenteilen und 200 Volt positiv in den Hintergrundflächen entladen wurde. Mit einem Potential von 1200 Volt positiv an der Schütte 24 hatte die Entwicklungselektrode bei der Bildentwicklung ein gleitendes Potential von ca. 350 Volt positiv, dieses schwankte zwischen 250 und 450 Volt positiv.

Die "gleitende" Entwicklungselektrode ist für die kommerzielle Anwendung gut geeignet, da sie die Vorteile der normalen Entwicklungselektroden aufweist und zusätzlich eine selbsttätige Regulierung und Einstellung auf das jeweils zu entwickelnde Bild ermöglicht. Dies erfolgt ohne zusätzliche Vorspannungen innerhalb des Entwicklungssystems.

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Claims

Patentansprüche

1. Entwicklungsvorrichtung für elektrostatische latente Bilder, bei der ein Zweikomponentenentwickler über einen mit einem latenten Bild versehenen Aufzeichnungsträger kaskadiert wird und in der Entwicklungszone eine elektrisch leitfähige Entwicklungselektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungselektrode (30) mit einem Abstand von weniger als 5 mm zum Aufzeichnungsträger (10) angeordnet und gegenüber allen anderen elektrisch leitfähigen Elementen ihrer Umgebung elektrisch isoliert ist.

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierendes Befestigungselement (28) vorgesehen ist, welches den Übergang eines elektrischen Fehlstroms von einem der Entwicklungselektrode (30) benachbarten, elektrisch vorgespannten Element (24) ermöglicht.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch vorgespannte Element (24) eine Eingabeschütte ist, die den Eintritt des Zweikomponentenentwicklers in die Entwicklungszone zwischen Entwicklungselektrode (30) und Aufzeichnungsträger (10) ermöglicht.