DE2418264A1

DE2418264A1 - Vorrichtung und verfahren zum uebertragen geladener teilchen sowie deren verwendung

Info

Publication number: DE2418264A1
Application number: DE2418264A
Authority: DE
Inventors: James M Donohue; Donald H Fisher
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1973-04-23
Filing date: 1974-04-16
Publication date: 1974-11-07
Also published as: IT1009955B; BR7403269A; NL7403494A; CA1017198A; AU6811974A; US3877416A; FR2226698A1; CH573612A5; BR7403269D0; JPS5019456A; BE814054A; GB1445671A

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Übertragen geladener Teilchen sowie deren Verwendung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere für Übertragungskopiergeräte, zum Übertragen geladener Teilchen von einer Zwischenträgeroberfläche auf einen Kopierträger, der auf einem Übertragungselement gehaltert ist, das .mit Hilfe einer Vorspanneinrichtung zum Übertragen der geladenen Teilchen auf das Kopiermaterial auf einem ausreichenden elektrischen Potential gehalten wird, ein entsprechendes Verfahren zum Übertragen geladener Teilchen sowie die Verwendung der Vorrichtung in einer Kopiervorrichtung, bei der Tonerteilchen auf ein Kopierträgermaterial übertragen werden.

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cr'e-u H.

Das elektrostatographische Kopier- und Druckverfahren unifasst die Herstellung eines einem Originaldokument entsprechenden elektrostatischen latenten Bildes und dessen Reproduktion in sichtbarer Form. Das elektrostatographische Kopieren bzw. Drucken umfasst die elektrophotographischen und die elektrographischen Kopier- und Druckverfahren. Bei dem in der US-PS 2 297 691 beschriebenen elektrophotographischen Kopier- bzw. Druckverfahren wird eine photoleitende Schicht auf ein im wesentlichen gleichförmiges Potential zur Sensibilisierung seiner Oberfläche aufgeladen. Auf die so aufgeladene photoleitende Oberfläche wird mit Hilfe von Licht ein Bild der Vorlage projiziert. Nach Massgabe der die photoleitende Schicht erreichenden Lichtintensität wird die Ladung auf der photoleitenden Schicht in den belichteten Bereichen selektiv abgebaut. Auf diese Weise wird auf der photoleitenden Schicht ein elektrostatisches latentes Bild der Origxnalvorlage erzeugt. Ein Entwicklergernisch, das ein Farbstoff enthaltendes gefärbtes thermoplastisches Pulver enthält und das man als Toner bzw. als Tonerteilchen bezeichnet, und gröbere Trägerkörnchen, wie beispielsweise ferromagnetische Körnchen,enthält, wird mit dem elektrostatischen latenten Bild in Berührung gebracht. Die Tonerteilchen werden elektrostatisch von den Träigerkörnchen auf das auf der photoleitenden Schicht aifgezeichnete latente Bild gezogen. Anschliessend wird das so auf der photoleitenden Schicht entwickelte Tonerpulverbild auf ein Blatt oder eine Bahn eines Trägermaterial übertragen, beispielsweise auf einen Bogen einfaches Papier oder eine thermoplastische Folie oder auf ein anderes Trägermaterial. Wenn die photoleitende Oberfläche selbst jedoch die endgültige Platte des Trägermaterials ist, bleibt das Tonerpulverbild direkt auf dieser. Anschliessend an die Bildung des Tonerpulverbildes auf dem endgültigen

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Trägermaterial wird dieses Tonerpulverbild in geeigneter Weise, beispielsweise durch Wärmeeinwirkung, dauerhaft auf diesem gebunden. Das elektrographische Druck- oder Kopierverfahren unterscheidet sich von dem elektrophotographischen Druck- öder Kopierverfahren in der Weise, dass zur Bildung des elektrostatischen latenten Bildes ohne Zuhilfenahme eines Lichtbildes ein isolierender Stoff verwendet wird. Hinsichtlich der übrigen Merkmale entspricht das elektrographische Kopierverfahren im wesentlichen den elektrophotographischen Kopierverfahren.

Bisher wurde das Tonerpulverbild mit Hilfe eines elektrischen Feldes auf den Bogen des Trägermaterials übertragen, wobei das elektrische Feld durch einen Koronagenerator erzeugt wurde, oder es wurde eine übertragungswalze mit einer elektrischen Vorspannung beaufschlagt, um in der Nähe des Trägermaterials eine Hochspannungsentladung zu erzeugen. Ein typischer Koronagenerator ist in der US-PS 2 836 725 (Vyverberg, 1958) beschrieben. Ein Koronagenerator ■ dieser Art sprüht Ionen auf die rückwärtige Oberfläche des flächigen Trägermaterials, um die" Übertragung auf das Material herbeizuführen. Eine Art einer geeigneten Vorspannungsüberträgungswalze ist in der US-PS 2 G07 233 (Fitch,, 1957) beschrieben. Nach der dort beschriebenen Lehre wird ein Bogen eines Trägermaterials zwischen eine leitende Walze und' eine das Tonerpulverbild tragende Oberfläche eingelegt. Auf die Rückseite dieses Bogens des Trägermaterials wird eine elektrische Ladung aufgebracht, deren Polarität derjenigen des Tonerpulverbildes entgegengesetzt ist. Diese Ladung zieht das Tonerpulverbild von der photoleitenden Oberfläche auf das Trägermaterial.

Zahlreiche Faktoren beeinflussen die Qualität des auf das Trägermaterial übertragenen Bildes. Die wichtigsten Faktoren sind dabei jene, die die Gleichiaässigkeit des auf

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das Trägermaterial übertragenen Tonerpulverbildes beeinflussen. Das Verfahren zur Übertragung mehrschichtiger Tonerpulverbilder, wie es beispielsv^reise beim mehrfarbige ι elektrophotographischen Kopierverfahren auftritt, hat zu einer Reihe von Schwierigkeiten geführt. Insbesondere wird der Wirkungsgrad der Übertragung durch Veränderungen des spezifischen elektrischen Widerstandes der Vorspannungsübertragungswalze vermindert. Der Wirkungsgrad der 'Übertragung kann als das Verhältnis der Tonerteilchen auf der photoleitenden Oberfläche zu den auf das Trägermaterial übertragenen Tonerteilchen definiert v/erden. Das führt zu einer Verminderung der Dichte des auf dom Trägermaterial reproduziertem mehrfarbigen Bildes. Ein Faktor, der den spezifischen elektrischen Widerstand der Vorspannungsübertragungswalze zu beeinflussen scheint, ist die relative Feuchtigkeit in der umgebenden Atmosphäre bzw. in der unmittelbaren Umgebung. Mit Zunahme der relativen Feuchtigkeit in der Umgebung nimmt der spezifische elektrische Widerstand der Vorsparmungsüber-tragungswalze ab. Die Änderung des spezifischen elektrischen Widerstandes der Übertragungswalze beeinflusst die Grosse des auf sie aufgebrachten Vorspannungspotentials. Im Ergebnis ist das durch die Übertragung erhaltene Bild nicht mehr optimal; seine Eigenschaften werden bei Änderungen der relativen Feuchtigkeit verschlechtert. Ein weiterer Faktor, der den Wirkungsgrad der Übertragung beeinflusst, ist die Änderung des spezifischen elektrischen WiderStandes für verschiedene'Trägermaterialien. Im allgemeinen wird das Trägermaterial entweder ein Bogen einfaches Papier oder eine thermoplastische Folie sein. Die spezifischen elektrischen Widerstände beider vorgenannter Flächenmaterialien weichen wesentlich voneinander ab. Wenn also beispielsweise die an die Vorspannungsübertraguncjswalze angelegte Spannung für einen Bogen einfaches Papier

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ist, so braucht diese Spannung aurchars nicht auch i:.h: oinci:' Bogen oder eine Bahn aus thermoplastisch era !-!atorial optimal zu sein. Darüber hinaus ist die Geschwindigkeit der Änderunc des spezifischen elektrischen Widerstandes ausserordentlich langsam. So kann es beispielsweise Tage oder Wochen dauern, bis der spezifische elektrische Widerstand der Übertragungswalze stabilisierte Werte angenommen hat. Eine manuelle Kompensation einer kontinuierlichen Vorspannung während des Betriebes der Maschine ist daher ausserordentlich schwierig.

Zusätzlich zum Problem des Übertragungswirkungsgrades kann, wenn die Änderungen des spezifischen elektrischen Widerstandes im Übertragungssystem nicht korrigiert werden, die Bildung leerer Schriftzeichen auftreten. Solche Schriftzeichen entstehen dadurch, das von ihnen statt des gesamten Bildes lediglich die Bildperipherie übertragen wird. Ausserdem können bei fehlender Spannungskorrektur verwischte Zeichen auftreten. Das Problem der leeren Zeichen ist bei der Reproduktion von Linienvorlagen am ausgeprägtesten. Leere Zeichen treten häufig jedoch auch bei grossflächigen Kopien auf. Unkorrigierte Änderungen des spezifischen elektrischen Widerstandes vermindern also den Übertragungswirkungsgrad und vermehren gleichzeitig das Auftreten leerer Zeichen und verwischter Zeichen.

Dementsprechend ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die Übertragung des Tonerpulverbildes von einem das Bild tragenden Element auf einen Bogen oder eine Bahn eines Trägermaterials durch Korrektur der Änderungen des spezifischen elektrischen 'Widerstandes des übertracungselementes und des Trägermaterial zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgenäss eine Vor-

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richtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Potential durch die Vorspanneinrichtung in Abhängigkeit, von durch verschiedene Kopiermaterialien und/oder Änderungen in der relativen Luftfeuchtigkeit der umgehenden Atmosphäre hervorgerufene Änderungen des spezifischen elektrischen Widerstandes des Kopie materials automatisch veränderbar ist.

Mit anderen Viorten wird also eine feuchtigkeitskompensierte Übertragungsvorrichtung vorgeschlagen, bei der geladene Teilchen von einer Trägeroberfläche auf ein flächig ausgebildetes Trägermaterial übertragen v/erden.

Nach einer bevorzugten Ausbildung enthält die Vorrichtung ein Übertragungselement und elektrische Vorspannungsmittel. Eines der Merkmale der Erfindung ist, dass man den Bogen des Trägermaterials am übertragungselement haltert. Das Übertragungselement ist so ausgebildet, dass es elektrisch mit der Trägeroberfläche in der Weise zusammenwirken kann, dass die geladenen Teilchen von diesem auf den Bogen des Trägermaterials gezogen werden. Weiterhin spannen gemäss der Erfindung die elektrischen Vörspannungsmittel das Übertragungselement auf ein Vorspannungspotential, das ausreichend gross ist, um die geladenen Teilchen von der Trägeroberfläche auf den auf. dem übertragungselement gehalterten Bogen des Trägermaterials zu ziehen. Bei einem bevorzugten elektrischen Vorspannungsmittel wird das an das Übertragungselement angelegte Vorspannungspotential automatisch sowohl nach Massgabe der spezifischen Widerstände der verschiedenen Trägermaterialien als auch nach Massgabe der Änderungen des spezifischen elektrischen V.'iderstandes justiert, die in dem Übertragungselement durch ^-Jiderungen der relativen Feuchtigkeit in der umgebenden Atmosphäre erzeugt werden.

Andere Zwecke und Vorteile der Erfindung v/erden beim

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Lesen der nachstehenden genauen Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich werden. Es zeigen:

Fig. 1 ■ eine schematische perspektivische

Ansicht eines elektrophotographischen Mehrfarbenkopiergerätes, in der die Erfindung eingearbeitet ist;

Fig. 2 eine schematische perspektivische

Ansicht der Vorrichtung gemäss der Erfindung, wie sie in dem in Fig. 1 gezeigten Kopiergerät verwendet wird?

Fig. 3 eine perspektivische Teildarstellung

eines in der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung verwendeten Koronagenerators;

Fig. 4 in graphischer Darstellung die

optimale an die Übertragungsvorrichtung angelegte Übertragungsspannung mit zunehmender relativer Feuchtigkeit und die Annäherungen an diese Werte durch die elektrische Schaltung gemäss der Erfindung; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der

elektrischen Schaltung, die in Verbindung mit dem Übertragungselement der Fig. 2 zur Kompensation der Änderungen des spe-

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zifischen elektrischen Widerstandes dieses Elementes verwendet wird.

Die Erfindung ist nachstehend in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben. Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel zu beschränken. Es ist im Gegenteil beabsichtigt, alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente, die im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens und des Schutzbereiches der Erfindung/ wie er durch die Ansprüche umgrenzt ist, einzuscliliessen.

In den Figuren sind gleiche Elemente durchgehend mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der Fig. 1 ist schematisch ein elektrophotographisches Mehrfarbenkopiergerät gezeigt, in dem die Erfindung verwendet wird. Selbst wenn die feuchtigkeitskompensierte übertragungsvorrichtung gemäss der Erfindung besonders gut zur Verwendung in einem elektrophotographischen Mehrfarbenkopiergerät geeignet ist, so soll die folgende Diskussion doch deutlich machen, dass die Vorrichtung gleichermassen zur Verwendung in den verschiedensten elektrophotographischen Kopier--und Druckmaschinen geeignet ist. Die Anwendung der Vorrichtung ist nicht notwendigerweise auf das in dieser Beschreibung speziell beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Wie in der Fig. 1 gezeigt, ist in dem Kopiergerät ein Bildträgerelement mit einer Trommel 10 verwendet, auf der eine photoleitende Oberfläche 12 gehaltert ist. Diese photoleitende Oberfläche 12 ist. um die aussere Umfangsflache der Trommel 10 herumgelegt. Die Trommel 10 ist drehbar im Maschinenrahmen gelagert und wird durch einen in den Figuren nicht dargestellten Antriebsmotor

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um ihre Längsachse in Richtung des Pfeiles 14 angetrieben. In der US-PS 3 655 367 (Sechak, 1972) ist ein geeignetes photoleitendes Material beschrieben, das für die photoleitende Oberfläche 12 verwendet werden kann. Wenn die Trommel in Richtung des Pfeiles 14 umläuft, durchläuft die photoleitende Oberfläche 12 nach-einander mehrere Bearbeitungs-.Stationen. Eine in den Figuren nicht dargestellte Zeitgeberscheibe ist an einem Ende der Trommel 10 angebracht. Sie dient der Koordination der Maschinenlogik mit der Rotation der Trommel 10. Die Maschinenlogik ihrerseits koordiniert die Operationsfolge an jeder Station und löst an diesen die entsprechenden Abläufe aus.

Zunächst dreht die .Trommel 10 die photoleitende Oberfläche durch die Aufladungsstation A. Sine Koronaerzeugungsvorrichtung 16 erstreckt sich im wesentlichen in Längsrichtung quer über die photoleitende Oberfläche 12. Durch diese Anordnung ist die Koronaerzeugungsvorrxchtung 16 in einfacher Weise in der Lage, einen Ionenschauer zu erzeugen, der die photoleitende Oberfläche 12 auf ein relativ hohes, im wesentlichen gleichrnässiges Potential auflädt. Die Koronaerzeugungsvorrichtung 16 ist vorzugsweise von der Art der in der US-PS 2 778 946 (rlayo, 1957) beschriebenen Vorrichtung.

Die Trommel 10 rückt in ihrer Umdrehung anschliessend zur Belichtungsstation B vor. An der Belichtungsstelle D wird ein farbig gefiltertes Lichtbild der Originalvorlage auf die geladene photoleitende Oberfläche 12 projiziert. Ein bewegliches Linsensystem 18 und ein Farbfiltermechanismus sind im Bereich der Belichtungsstation 3 angeordnet. Wie in der Fig. 1 gezeigt, wird eine Originalvorlaqe 22, beispielsweise ein Bogen Papier, ein Buch oder ähnliches, mit der zu'kopierenden Seite nach unten auf eine durchsichtige Sichtscheibe 24 gelegt. liins Lampenanordnung 26

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der Filtermechanismus 20 und das Linsensystem 18 bewegen sich in zeitlicher Beziehung mit der Trommel IO in der Weise, dass aufeinanderfolgend Inkrementflächen der Vorlage 22 auf der Scheibe 24 abgetastet v/erden. Entsprechend wird ein fliessendes optisches Bild der Vorlage 22 erzeugt und auf die aufgeladene photoleitende Oberfläche 12 projiziert. Der Filtermechanismus 2O setzt ausgewählte Farbfilter in den optischen Strahlengang. Dadurch wird ein einfarbiges fliessendes Lichtbild der Originalvorlage 22 erzeugt. Der entsprechende Farbfilter wirkt auf die Lichtstrahlen ein_; die durch die Linse 18 treten und ein elektrostatisches latentes Bild auf der photoleitenden Oberfläche 12 aufzeichnen. Das latente Bild entspricht einem einfarbigen Lichtbild mit Lichtstrahlen in einem vorgewählten Spektralbereich des elektromagnetischen Wellenspektrums. Das durch das einfarbige Lichtbild gebildete elektrostatische latente Bild ist nachstehend als "einfarbiges elektrostatisches latentes Bild" bezeichnet. Ein geeignetes bewegliches Linsensystem ist in der US-PS 3 062 1O3 (Mayo, 1962) beschrieben .

Nach der Belichtung dreht die Trommel IO das auf der photoleitenden Oberfläche 12' aufgezeichnete einfarbige elektrostatische latente Bild zur Entwicklungsstation C weiter. In der Entwicklungsstation C sind drei voneinander unabhängige Entwicklereinheiten 28,30 und 32 angeordnet. Eine geeignete Entwicklereinheit ist in der anhängigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 255 259, eingereicht 1972, beschrieben. Vorzugsweise sind alle Entwicklereinheiten von einer Art, die als "Magnetbürstenentwicklereinheiten" bezeichnet werden. Im allgemeinen wird in einer Magnetbürstenentwicklereinheit ein magnetisierbares Bntwicklergemisch, das Trägerkörnchen und Tonerteilchen enthält, verwendet. Das Entwicklergemisch wird durch einen gerichteten

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■Feldfluss kontinuierlich zur Bildung einer Bürste veranlasst. Das auf der photoleitenden Oberfläche 12 aufgezeichnete einfarbige elektrostatische latente Bild wird in der Weise entwickelt, dass man es mit der Bürste des Entwicklergemisches in Berührung bringt. Jede der entsprechenden Entwicklereinheiten enthält diskret gefärbte Tonerteilchen, die dem Komplement des Spektralbereiches der Wellenlängen des durch den Filter 20 durchgelassenen Lichtes entspricht. So wird beispielsweise ein grün gefiltertes elektrostatisches latentes Bild in der Weise sichtbar gemacht, dass man im grünen Spektralbereich absorbierende Magentatonerteilchen auf die geladenen Bereiche der photoleitenden Oberfläche niederschlägt. In entsprechender Weise werden bei den blauen und roten latenten Bildern gelbe bzw. cyangefärbte Tonerteilchen in den aufgeladenen Bereichen der photoleitenden Oberfläche niedergeschlagen.

Die Trommel"TO wird dann zur Übertragungsstation D gedreht. In der Übertragungsstation D wird das elektrostatisch an der photo leitenden Oberfläche 12 haf-tende Tonerpulver bild auf einen Bogen eines Trägermaterials 34 übertragen. Das Kopieträgermate'rial 34 kann einfaches Papier, beispielsweise Schreibmaschinenpapier, oder ein Eogen aus thermoplastischem Material oder aus einem anderen Material sein. Es ist selbstverständlich, dass der spezifische elektrische Widerstand eines Eformalpapiers merklich von dem spezifischen elektrischen Widerstand eines thermoplastischen Materials abweicht. Es ist daher wünschenswert, die Übertragungsvorrichtung hinsichtlich der Änderungen des spezifischen elektrischen Widerstandes der in ihr verwendeten verschiedenen Trägermaterialien zu korrigieren. Die Übertragungsstation D enthält Koronaerzeugungsmittel 36 und ein Übertragungselement 38. Der Koronagenerator 36 wird mit einem Wechselstrom gespeist und ist so ausgebildet, dass er zur Vorbereitung des elektrostatisch auf der photo-

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leitenden Oberfläche 12 haftenden Tonerpulverbildes Ionen auf diese Oberfläche sprühen kann. Dadurch wird das so vorbereitete Tonerpulverbild leichter von der photoleitenden Oberfläche 12 durch das Übertragungselement 38 auf das Trägermaterial 34 übertragen. Der Koronagenerator 36 ist weiter unten unter Bezugnahme auf die Fig. 3 eingehender beschrieben. Elektrische Vorspannungsmittel 40 beaufschlagen das Übertragungselement 38 mit einem Vorspannungspotentiai, dessen Grosse und Polarität ausreicht, uni die vorbereiteten Tonerteilchen elektrostatisch von der photoleitenden Oberfläche 12 auf das Trägermaterial 34 zu ziehen. V7ie weiter unten unter Bezug auf die Figuren 4 und 5 noch eingehender beschrieben ist, sind die elektrischen Vorspannungsmittel 4O (Vorspannungsquelle) in der Lage, das an das Übertragungselement 38 angelegte Vorspannungspotential umgekehrt proportional zu den Änderungen in der relativen Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre einzustellen. Darüber hinaus korrigieren die elektrischen Vorspannungsmittel 40 automatisch entsprechend dem spezifischen elektrischen Widerstand der verschiedenen Trägermaterialien.

Das Übertragungselement 38 ist eine VJaIze, die das Trägermaterial 34 wiederholt umlaufen lassen kann und synchron zur Trommel 10 rotiert. In diesem Fall dreht sich die Übertragungswalze 38 mit im wesentlichen derselben Winkelgeschwindigkeit, mit der sich auch die Trommel 10 dreht, in Richtung des Pfeiles 42. Insoweit als das Trägermaterial 34 lösbar auf dem Übertragungselement gehaltert ist, um mit diesem wiederholt auf einer Kreisbahn geführt zu werden, können auf das Trägermaterial nacheinander Tonerpulverbilder in der Weise übertragen werden, dass sie übereinander liegend registriert v/erden. Das Übertragungselement 33 ist nachstehend unter -BezugnahriG auf Pia. 2 aenauer beschrieben.

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An dieser Stelle sei das Verfahren zur Aufgabe aufeinanderfolgender Blätter des Trägermaterials 34 atif die Übertragungswalze 38 erläutert. In. Verbindung/ mit der Reibvjalze 48 hebt die Einziehwalze 46 den obersten Bogen des auf einem flachen Träger 50 bereitgehaltenen Stapels 44 ab und zieht ihn ein. Das vorlaufende Blatt läuft in die Gleitführung 52 ein, die es in den Walzenspalt zwischen den Registerwalzen 54 führt. Anschliessend haltern Greiferfinger 56, die auf der Übertragungswalze 38 befestigt sind, das Trägermaterial 34 lösbar auf der Übertragungswalze 33, um das Material mit der Walze v/iederholt im Kreis zu führen. Nach der Übertragung mehrerer Tonerpulverbilder auf das Trägermaterial 34 geben die Greifei-finger 56 das Trägermaterial 34 frei und heben es von der Übertragungswalze ab. Eine Abstreifleiste 58 greift dann dazwischen und trennt das Trägermaterial 34 von der Übertragungswalze 38. Anschliessend befördert ein Bandförderer 60. mit endlosem Förderband das Trägermaterial 34 zur Fixierstation E.

Die Fixier station E enthält eine Verschinelzvorrichtung Die Verschmelzvorrichtung 62 dient dem Zusammenwachsen des übertragenen Pulverbildes mit dem Trägermaterial Eine zweckmässige Ausbildung einer entsprechenden Verschmelzvorrichtung ist in der US-PS 3 489 592 (Moser et al., 1970) beschrieben. Nach dem Fixierungsprozess wird das Trägermaterial 34 von der Verschmelzvorrichtung 62 mit Hilfe von Sndlosbandförderern 64 und 66 auf ein Aufnahmebrett 68 transportiert. Vorn Aufnahmebrett 68 wird das Kopieblatt vom Benutzer abgenommen.

Nach den übertragen der Tonerteilchen von der photoleitendon Oberfläche 12 auf deis Trägerraatericil 34 vorbleiben restliche Tonerteilchen auf der phofcoleitenden Oberfläche Diese restlichen Tonerteilchen werden von der photoleiteiden Oberfläche 12 bei.a Passieren durch din :i".'oini".un-rs-

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station F entfernt. Im Bereich der Reinigungsstation F werden die restlichen Tonerteilchen zunächst unter den Einfluss einer in den Figuren nicht.dargestellten Reinigungskoronaerzeugungsvorrichtung gebracht, die der Neutralisierung der darauf verbliebenen elektrostatischen Ladung dient. Die neutralisierten Tonerteilchen werden dann mechanisch mit Hilfe einer drehbar gelagerten Faserbürste 70 von der photoleitenden Oberfläche 12 sauber entfernt. Eine geeignete Reinigungsbürstenvorrichtung ist in der US-PS 3 59O 412 (Gerbasi, 1971) beschrieben. Die drehbar gelagerte Bürste 7O ist in der Reinigungsstation F angeordnet und wird in Berührung mit der photoleitenden Oberfläche 12 gehalten. Die Bürste 7O entfernt die restlichen Tonerteilchen, die nach jeder der aufeinanderfolgenden tJbertra gungsopera ti onen auf der photoleitenden Oberfläche 12 verbleiben.

In der Fig. 2jist eine übertragungswalze 38 und ein Koronagenerator 36 dargestellt. Die übertragungswalze 33 enthält ein Aluminiumrohr 72, das vorzugsweise eine etwa 6,4 nun dicke Schicht 74 aus einem Urethan trägt, die um das Rohr 72 herum gegossen ist. Über die gegossene Urethanschicht 74 ist eine vorzugsweise etwa 0,012 r.va dicke Polyurethanbeschichtung 76 gespritzt. Die elektrischen Vorspannungsmittel (Vorspannungsquelle) beaufschlagen das Aluminiumrohr 72 mit einer Gleichstromvorspannung. Diese Beaufschlagung erfolgt über geeignete Mittel, beispielsweise eine in den Figuren nicht dargestellte Kombination einer Kohlebürste und eines Messingringes. Die Übertragungswalze 38 hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser v/ie die Trorrtnel 12 und wird im. wesentlichen mit derselben Winkel geschwinüic/keit angebrieben. Der Kontakt zwischen der photo leitenden Oberfläche 12 der Troirsnel IC und der übertragungswalze 38 mit dem zwischenliegenclen Trägermaterial 34 ist vorzugsweise auf ein ..'axiitiura νο·ι

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ca. O,454 kg linearer Kraft insgesamt beschränkt. Ein Hauptantriebsmotor mit synchroner Geschwindigkeit dreht die Übertragungswalze 38. Der Antriebsmotor ist direkt an die Übertragungswalze. 38 angekoppelt, und zwar mit Hilfe einer flexiblen Balgkupplung 78, die ein Absenken und Anheben der Übertragungswalze 38 gestattet. Die Synchronisation der Übertragungswalze 38 und der Trommel 10 wird durch ein in den Figuren nicht dargestelltes Präzisions.get riebe erreicht, das den Hauptantriebsmotor an die Übertragungswalze 38 und die Trommel IO ankoppelt. Die Durometerhärte der Übertragungswalze 38 liegt vorzugsweise im Bereich von ca. 10 Einheiten bis ca. 30 Einheiten auf der Shore-A-Skala. Der spezifische elektrische Widerstand der Übertragungswalze 38 liegt vorzugsweise

ο τη

im Bereich von IO bis ca. IO Ohm·cm.

In der Fig. 3 ist die Koronaerzeugungsvorrichtung 36 im Detail gezeigt. Der Koronagenerator 36 enthält eine langgestreckte Abschirmung 80, die vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise aus einem Extrusionsaluminium, hergestellt ist. "Die langgestreckte Abschirmung 80 ist im wesentlichen U-förmig und kann geerdet oder statt dessen auf ein geeignetes elektrisches Spannungsniveau vorgespannt sein. In der durch die U-förraige Abschirmung 8Q gebildeten Kammer ist eine Koronaentladungselektrode 82 befestigt. Die Entladungselektrode 82 ist Vorzugspreise ein Koronodendraht mit einem Durchmesser von näherungsweise 0,09 mm, der sich in Längsrichtung über die Länge der Abschirmung 80 erstreckt. Der Koronodendraht wird vorzugsweise aus Platin hergestellt. Die Entladungselektrode 82 wird zur Erzeugung eines Ionenflusses aktiviert, der dazu dient, die auf der photoleitenden Oberfläche niedergeschlagenen Tonerteilchen vorzubereiten. Die Vorbereitung des Tonerpulverbildes erhöht den V7irkunc;sc/rad der Übertragung des Tonerpulverbildes von dor photoici te.ictcn

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Oberfläche 12 auf das Trägermaterial 34. Vorzugsweise wird die Entladungselektrode 82 durch eine Spannungsguelle mit einem Wechselspannungseffektivwert von ca. 4400 V auf ca. 110 /UA Wechselstrom angeregt. Der Wechselstromflusa vom Koronodendraht 32 auf die photoleitende Oberfläche mit dem darauf liegenden Tonerpulverbild beträgt vorzugsweise ca. 4,0 /UÄ.

In der Fig. 4 ist in graphischer Darstellung die optimierte Spannung, die an die Übertragungswalze 33 anzulegen ist, als Funktion der relativen Feuchtigkeit dargestellt. Mit zunehmender relativer Feuchtigkeit sollte die an die übertragungswalze 38 angelegte Spannung abnehmen. Die relative Feuchtigkeit vermindert den spezifischen elektrischen Widerstand der Übertragungswalze 38. Wenn folglich die an die Übertragungswalze 38 angelegte Spannung konstant bleibt, nimmt die Stärke des auf die Tonerteilchen einwirkenden elektrostatischen Feldes zu. Es ist daher evident, dass es wünschenswert ist, die an die Übertragungswalze angelegte Spannung zu senken, wenn deren spezifischer elektrischer Widerstand abnimmt, um das auf die Tonerteilchen einwirkende elektrostatische Feld im wesentlichen konstant zu halten. Die Kurve 84 beschreibt die ideale änderung der an die Übertragungswalze 38 angelegten Spannung mit zunehmender relativer Feuchtigkeit. Die Kurve 34 gilt für einen Bogen einfaches Papier mit diskretem, spezifischen elektrischen Widerstand. Wenn man dagegen einen thermoplastischen Bogen als Trägermaterial verwendet, so ist dessen spezifischer elektrischer Widerstand grosser als der spezifische elektrische VJiderstand des einfachen Papierbogons, und die an die Übertragungswalze 33 ancrel-rte Spannung sollte entsprechend erniedrigt werden, wenn man als Trägermaterial 34 beispielsweise eine durch sieht irre polymere nicht aus Fasern aufgebaute Folie verwendet,

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die aus einem Polysulfonthermoplasten hergestellt wurde, der in Folien mit einer Stärke von ca. 0,076 mm unter dem Warenzeichen Rowlex von der Rowland Products, Inc., Kensington, Connecticut, erhältlich ist, so wird im Vergleich zu der im Falle der Verwendung von einfachem Papier erforderlichen Spannung eine Spannungserhöhung im Bereich von ca. 400 - 600 "V erforderlich sein. So nimmt die Spannung also zu, wenn statt undurchsichtiger Kojjien Transparentkopien hergestellt werden. Die Vorspannungsquelle 40 ist so ausgelegt, dass «ie eine der Ausgleichsgeradcn zur Kurve 84 entsprechende Spannung liefern kann. Wenn das Träcjerruaterial 34 ein einfacher Bogen Papier ist, werden die elektrischen Vorspannungsi.iitfcel <±ö die gerade Linie ':;:-■ approximieren. V/enη das Trägermaterial 34 dagegen aus dem zuvor beschriebenen thermoplastischen Folienmaterial besteht, wird die Vorspannuugscuelle 40 die Gerade 8(3. approximieren. Dia gerade Linie S3 ist parallel zur geraden Linie 86 und von dieser durch einen Abstand von ca. 400 600 V getrennt, das heisst ui.i gercide die Spannungsdifferenz, die zur Bewirkung der Übertragung erforderlich ist, wenn der spezifizierte therinoplastische Bogen anstelle einfachen Papiers als l'rägerir.aterial 34 verwendet wird.

In der Fig. 5 ist im Detail die strukturelle Konfiguration der elektrischen Vorspannuncjsmittel 40 dargestellt. Die elektrischen Vorspannungsmittel 40 (Vorspannungsquelle) enthalten eine Spannungsquelle 90 und einen Widerstand 92, der mit dieser in Reihe geschaltet ist. Vorzugsweise sind die Spannungsquelle 90 und der Ividerstend 92 parallel · zui" übertragungswalze 33 geschaltet. Die Spannungsqusllc U¹O erzeugt vorzugsweise im offenen Stromkreis eine Auü-gan'joc;leichspannung von ca. 5ü00 V. Der Widerstand '~Ϊ2 hat vorzugsweise ca. 200 iiühm. In dieser Konfiguration ninrp.t mit zunehmender relativer Feuchtigkeit und abnoliirendca ^--i-inifischea elektrischen rid^ratand der vorzLir^c.-i-ioaJc,;

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BAD ORIGINAL

Übertragungswalze 38 auch die an die Obertragungs\valze angelegte Spannung ab. Durch geeignete Wahl der Grosse des Widerstandes 92 und des Spannungsniveäus der opannungsquelle 90 kann für einen Bogen einfaches Papier eine lineare Ausgleichsnäherung zur Kurve 86 erhalten werden. In ähnlicher Weise wird eine lineare Ausgleichsnülierung zur Kurve 88 für einen thermoplastischen Bogen des Trägermaterials gebildet. Auf diese Weise liefert der grosse Reihenwiderstand mit der Übertragungswalze 38 ein quasiselbstregulierendes System. Mit abnehmendem spezifischen elektrischen Widerstand der übertragungswalze 36 mit zunehmender relativer Feuchtigkeit ist dar V.'icL'irctand J? bestrebt, den verminderten spezifischen elektrischen '.Widerstand der Übertragungswalze zu kompensieren. Zu diesem. Zweck v/erden die 500 V-Spannungsquelle 90 und der 200 i-'Qhrn-Reihenwiderstand 92 verwendet, da sie eine beste Anpassung an die charakteristische Kurve der Fig. 4 liefern. Daraus ist offensichtlich, dass die elektrischen Vorspannungsnittel 40, wie sie in der Fig. 5 beschrieben sind, änderungen der relativen Feuchtigkeit automatisch, korrigieren, indem sie die an die Übertragungswalze 3a angelegte Spannung mit zunehmender relativer Feuchtigkeit vermindern. Jiusserdem korrigiert die zuvor beschriebene Schaltung automatisch im Hinblick auf den spezifischen elektrischen Widerstand der verschiedenen Trägerr;aterialien. Dies wird durch die Spannungsquelle 90 in Verbindung mit dem Widerstand 92 erreicht, der die an die Übertragungsv/alze 38 angelegte Spannung automatisch justiert, wenn deren spezifischer elektrischer Widerstand aufgrund verschiedener verwendeter Kopieträgermaterialien und bzw. oder iinderuncen in der relativen Feuchtigkeit sich ändern.

Zusammenfassend ist also deutlich geworden, dass die rdt den elektrischen Vorspannurr.sraitteln zünanme-vn.rkendο

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Übertragungsv;alze in der vorstehend beschriebenen Weise den Übertragungswirkungsgrad im wesentlichen maxirniert und das Auftreten leerer Zeichen und verwischter Zeichen auf ein Minimum herabsenkt, indem die an die Übertragu^jswalze angelegte Spannung bei Änderungen des spezifischen elektrischen Widerstandes der Übertragungswalze justiert wird. Jede Änderung des spezifischen elektrischen WiderStandes, die auf eine Änderung der relativen Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre oder auf die Verwendung verschiedener Trägermaterialien zurückgeht, wird automatisch durch die elektrische Schaltung .der elektrischen Vorspannungsmittel korrigiert. Sie eignen sich daher zur Optimierung der auf die Tonerteilchen auf der photoleitenden Oberfläche einwirkenden Spannung und sichern so ihre maximale Übertragung auf das Trägermaterial. In dieser Weise wird der übertragungswirkungsgrad optimiert und wird das Auftreten leerer Zeichen und verwischter Zeichen auf ein Minimum herabgesenkt, da praktisch die gesamte Fläche des Tonerpulverbildes auf das Trägermaterial übertragen wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht also hervor, dass gemäss der Erfindung eine feuchtigkeitskompensierte Übertragungsvorrichtung geschaffen wurde, bzw. ein Verfahren und die Verwendung der Vorrichtung beschrieben wurden, die die vorstehend beschriebenen Aufgaben, Zwecke und Vorteile der Erfindung lösen bzw. erfüllen. Während die Erfindung in Verbindung mit speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, so kann der Fachmann nach Kenntnisnahme der Beschreibung doch ohne erfinderischer» Zutun Alternativen, Modifikationen und Variationen vornehmen. Solche Alternativen, Modifikationen und Variationen fallen ebenfalls in den Bereich der folgenden Ansprüche.

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Claims

- 20 Patentansprüche

Vorrichtung, insb^bndere für Übertragunskopiergeräte, zum Übertragen geladener Teilchen von einer Zwischenträgeroberflache auf einen Kopieträger, der auf einem Übertragungselement gehaltert ist, das mit Hilfe einer Vorspanneinrichtung zum Übertragen der geladenen Teilchen auf das Kopiermaterial auf einem ausreichenden elektrischen Potential gehalten wird, dadurch gekennzeichnet , daß das Potential durch die Vorspanneinrichtung (40) in Abhängigkeit von durch verschiedene Kopier-trägermaterialien und/oder Änderungen in der relativen Luftfeuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre hervorgerufene Änderungen des spezifischen elektrischen Widerstandes des Kopieträgermaterials automatisch veränderbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Potential umgekehrt proportional zu Änderungen der relativen Feuchtigkeitveränderbar ist.
3· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung (4-0) aus einer Spannungsquelle (90) und einem Widerstand (92) in Reihenschaltung besteht^ und zum Übertragungselement (38) parallelgesclSLtet ist.
4·. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Spannung der Quelle (90) im Bereich von 5000 V und einen Widerstandswert des Widerstandes (92) im Bereich von 200 MOhm.

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5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, gekennzeichnet , durch ein im Abstand zu dem Zwischenträger (10.) angeordnetes Koronaentladungsgerät (36), das die Zwischenträgeroberflache zur Vorbereitung und zum leichteren Übertragen der Teilchen mit einem elektrischen Wechselpotential beaufschlagt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß das Konoraentladungsgerät (36) eine eine offenendige Kammer (80) bildende Abschirmung und .eine in dieser liegende Koronaentladungselektrode (82) umfaßt, die zur Erzeugung von Ionen zur Vorbereitung und geladener Teilchen auf der Zwischenträgeroberfläche dient.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (38) einen zylindrischen Kern (72) aus einem elektrisch leitenden Material, eine erste Schicht (74-) aus elastischem Material, das um den zylindrischen Kern herumgelegt ist und mit diesem im wesentlichen in Berührung steht, und eine zweite Schicht (76) aus elastischem Material enthält, die um die erste Schicht aus elastischem Material herumgelegt ist und mit dieser im wesentlichen in Berührung· steht.
8." Verfahren zum Übertragen geladener Teilchen von einer Zwischenträgeroberfläche auf einen Kopieträger, insbeson-' dere im Rahmen des Übertragungskopierverfahrens, bei dem der Kopieträger gegen ein Übertragunselement anliegt und das Übertragungselement auf einem für die Anziehung der Teilchen von der Zwischenträgeroberfläche auf den Kopieträger ausreichenden Potential gehalten wird, dadurch

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gekennzeichnet , daß das Potential in Ab-•hängigkeit von durch verschiedene Kopieträgermaterialien und/oder Änderungen in der relativen Luftfeuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre hervorgerufene Änderungen des spezifischen elektrischen Widerstandes des Kopieträgermaterials derart verändert wird, daß. mit zunehmender relativer Feuchtigkeit und abnehmendem spezifischen elektrischen Widerstand des Kopieträgermaterials das Potential erniedrigt wird.
9. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Kopiervorrichtung, bei der Tonerteilchen auf ein Kopieträgermaterial übertragen v/erden, μτη auf diesem Weg eine einem zu reprodusierenden Original entsprechende Kopie zu erzeugen.

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