DE2507221C3

DE2507221C3 - Vorrichtung zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes auf einem elektrofotografischen Kopiermaterial

Info

Publication number: DE2507221C3
Application number: DE2507221A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl.-Phys. Dr. 6501 Budenheim Arneth; Rudi 6200 Wiesbaden Schwandt
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1975-02-20
Filing date: 1975-02-20
Publication date: 1981-03-26
Also published as: ATA116076A; DE2507221A1; NL7601603A; CA1062094A; DE2507221B2; FR2301850A1; GB1500843A; BE838650A; AT346701B; JPS51108846A; US4073266A; FR2301850B1; IT1053494B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung /um F.ntwikkeln eines elektrostatischen Ladungsbildes auf einem elektrofotografischen Kopiermaterial mit einem Kmlaufwal/enpaar zum Aufbringen einer Tonerdispersion mit entgegengesetzt zur Polarität des Ladungsbildes < >ⁿ geladenen lom-rteilchen auf das Kopiermaterial, einer Verteilerwalze zum gleichmäßigen Verteilen der Tonerdispersion auf dem Ladungsbild mit einem Walzenkern aus Metall und einer aus weichem, porösem, nicht leitendem Material bestehenden Oberfläche, die mit ·>'> dem Kopiermaterial während dessen Durchgang durch die Entwicklungszone in Kontakt steht, und einem Abquetschwalzenpaar zum Entfernen der picht verbrauchten Tonerdispersion, die in einer Auffangwanne gesammelt und zu dem Einlaufwalzenpaar zurückgeführt wird.

Dem deutschen Gebrauchsmuster 74 18 392 ist eine Entwicklungsvorrichtung der vorgenannten Art zu entnehmen, bei der oberhalb der Bahn des Kopiermaterials zwischen einem Einlauf- und einem Abquetschwalzenpaar eine geerdete Verteilerwalze vorgesehen ist und deren Oberfläche aus weichem, porösem Material besteht Bei dieser bekannten Vorrichtung zeigt sich, daß dünne weiße Linien in großen Schwarzflächen des latenten elektrostatischen Ladungsbildes bei der Entwicklung nur ungenügend reproduziert werden können. In den meisten Fällen werden die dünnen weißen Linien in der Schwarzfläche während des Entwicklungsvorganges mit Toner zugeschwemmt, d. h. diese Linien sind dann innerhalb der Schwarzflächen nicht mehr oder nur sehr unvollständig erkennbar, so daß die Kontrastwirkung des entwickelten Pulverbildes mangelhaf: ist. Von Nachteil ist auch, daß der von der Oberfläche der Verteilerwalze angezogene Toner auf dieser haftenbleibt und für den weiteren Entw.ckiungsvorgang nicht mehr zur Verfügung steht, wodurch der Verbrauch an Toner stark erhöht wird.

Die DE-OS 21 38 254 beschreibt eine elektrofotografische Umkehr-Entwicklungsvorrichtung mit einer oder mehreren Entwicklungselektrodenrollen, die eine Vorspannung mit der Polarität des zu entwickelnden Ladungsbildes führen, und mit Einrichtungen zur Zuführung von Tonerdispersion an die Entwicklungselektrodenrollen. Die Entwicklungsdektrodenrollen stehen nicht in direktem Kontakt mit dem Kopiermaterial und die Tonerteilchen der verwendeten Tonerdispersion sind mit gleicher Polarität wie das Ladungsbild geladen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 31 253 ist ferner eine Entwicklungsvorrichtung für elektrofotografische Kopiermaterialien bekannt, die in einer Entwicklungszone unter Antragswalzen vorbeigeführt werden, die von oben mit einer Ton'-'dispersion benetzt werden. Auf diese Weise wird ein Film der Tonerdispersion auf das Kopiermaterial aufgebracht. Am Ende der Entwicklungszone befindet sich ein Paar Abquetschwalzen, das die überschüssige Tonerdispersion von der Oberfläche des Kopiermaterials durch Abquetschen entfernt.

Diese Entwicklungsvorrichtung weist den Nachteil auf. daß die Tonerzuführung nicht unter allen Bedingungen gleichmäßig erfolgt und daß die gleichmäßige Betonerung größerer Vollflächen zu wünschen übrig läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß unerwünschte Zuschwemmungen dünner weißer Linien mit Toner in einem Schwarzfeld des elektrostatischen Ladungsbildes verhindert und die Kontrastwirkung weißer dunner Linien erhöht wird, und daß der während der Entwicklung auf der Verteilerwalze anfallende Toner für die weitere Entwicklung zurückgewonnen wild.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß gelost dadurch, daß der Metallkern der Vefteilerwälze an eine regelbare Spannungsquelle, die das gleiche Vorzeichen wie das Ladungsbild aufweist, angeschlossen ist und durch eine Einrichtung zum Aufsprühen von Tonerdispersion auf die Oberfläche der Verteilerwalze.

Besteht das latente Ladungsbild aus negativen Ladungen, so wird während des Entwicklungsvorganges

an die Verteilerwalze eine negative Spannung angelegt und entsprechend bei positivem Ladungsbild eine positive Spannung.

In Ausgestaltung der Erfindung besteht die Einrichtung zum Aufsprühen der Tonerdispersion aus einem oberhalb der Verteilerwalze angebrachten Sprührohr, das Düsenreihen enthält, die symmetrisch zur vertikalen Mittellinie des Sprührohrs in dessen Rohrmantel angeordnet sind.

Das SprührcKr ist zweckmäßigerweise über eine Leitung an eine Pumpe angeschlossen, von der eine Ansaugleitung zur der Auffangwanne für die überschüssige Tunerdispersion führt und ferner verläuft eine weitere Leitung von der Pumpe zu einem weiteren Sprührohr, das sich oberhalb der oberen Einlaufwalze befindet.

Die an die Verteilerwalze angelegte Spannung ist bevorzugt zumindest so groß wie die Aufladungshöhe an den Bildstellen einer Weißfläche des latenten elektrostatischen Bildes und nicht größer als die Aufladungshöhe an den Bildstellen einer Volltonflache des latenten elektrostatischen Bildes. Die an die Verteilerwalze dabei angelegte Spannung betragt !wischen 1 Volt und 600 Volt, insbesondere /.wischen 20 Volt und 350 Volt.

Die Größe der anzulegenden Spannung hängt im fin/elnen von der Aufladungshöhe des latenten Bildes in den Bildstellen einer Schwarzflache bzw. an den Bildstellen einer Weißfläche des elektrostatischen Ladungsbildes ab und ferner noch von der Dickt der porösen Oberflächenschicht auf der Verteilerwalze. Die Aufladungshöhe der Bildstellen einer Schwarz- und finer Weißfläche des elektrostatischen Ladungsbildes •teilen die Grenzwerte für die anzulegende Spannung dar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines «eichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher «rläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung,

F i g. 2 ein vergrößerte Darstellung eines geringfügig abgeänderten Teils von F i g. 1 und

Fig. 3 in schematischer Ansicht die Ladungsverieilungen auf dem Kopiermaterial und der Verteilerwalze <er Vorrichtung nach Fig. 1 sowie den elektrischen Feldverlauf zwischen dem Kopiermaterial und der Verteilerwflze.

Eine Entwicklungsvorrichtung 1 für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in F ι g. 1 dargestellt. Diese Entwicklungsvorrichtung 1 weist am feeginn der Entwicklungs/one eine waagerecht in einer tbene angeordnete Eingabefläche 2 auf, auf der das zu entwickelnde Kopiermaterial 13. beispielsweise eine elektrofotografische Druckplatte, aufliegt. Das Kopiermaterial 13 besteht aus einer elektrisch leitfähigen Trägerschicht 30 mit einer darauf aufgebrachten elektrofotografischen Aufzeichnungsschicht 31. wie in Fig. 3 dargestellt, die in bekannter Weise mit einer herkömmlichen Coronaaufladungsvorrichtung elektro Itatisch homogen aufgeladen wird. Anschließend wird die aufgeladene Aufzeichnungsschicht 31 bildmäßig in Kontakt mit einer Vorläge, episkopisch öder diaskopisch von einer Vorlage aus belichtet. Das auf diese Weise erhaltene latente elektrostatische Ladungsbild wird in der Entwicklungsvorrichtung 1 mit einer Tonerdispersion entwickelt, bei der es sich bevorzugt um in einer Flüssigkeit dispergierte Tonerpartikel handelt.

Am Anfang und am Ende der Entwicklungsvorrichtung t sind Einführwalzen 5,6 bzw. Abquetschwalzen 8, 9 vorgesehen, zwischen denen oberhalb einer horizontal angeordneten Leitfläche 3 sich eine lose gelagerte Verteilerwalze 7 befindet. Die Verteilerwalze 7 besteht aus einem Metallkern 23 und einer Oberfläche 12 aus weichem, porösem, nicht leitfähigem Material, wie beispielsweise Nylonvelours oder Plüsch.

Das zu entwickelnde Kopiermaterial 13 wird mn der das elektrostatische Ladungsbild tragenden Aufzeichnungsschicht 31 nach oben über die Eingabefläche 2 in den Spalt zwischen den Einführwalzen 5 und 6 eingebracht, von diesen Walzen erfaßt und in Richtung des Pfeils A durch die Entwicklungsvorrichtung 1 transportiert.

In Fig. 1 sind zwei Druckplatten gezeigt, von denen eine im Bereich der Verteilerwalze 7 sich befindet. Der Metallkern 23 der Verteilerwalze 7 v,i an einer ersten Elektrode 25 einer regelbaren Spannungsquelle 24 angeschlossen, deren /weite Elektrode 26 auf Masse li:gi Die Spannungsquelle 24 ist als 'Meichspannungs Quwilw »:': cbilsie' und ermöglicht -s die an d^n Metallkctn 23 angelegte Gleichspannung in weiten Ber-richen zu variieren. Wie in den F i g. 1 und 3 angedeutet ist. ist die elektrisch leitfähige Trägerschicht 30 des Kopiernijteri.·^ 13 gleichfalls rnu Masse verbunden.

Die obere Kinführwa./e 5 wird aus einem ersten Sprührohr 10 gleichmäßig mn der Tonerdispersion besprüht. Dabei wird ein Überzug 19, be-spielsweise aus Pol> vinylchlorid (F i g. 2) auf der Oberfläche der oberen Einführwalze 5 mit einem gleichmäßigen Flüssigkeitsfilm überzogen, der auf die das Ladungsbild tragende Aufzeichnungsschicht 31 des Kopiermaterials 13 übertragen wird. Sobald die Vorderkante des Kopiennate rials 13 die Verteilerwalze 7 erreicht, setzt sich diese infolge der Reibung zwischen dem Kopiermaterial 13 und der porcsen Obertläche 12 in Bewegung und rollt über die gesamte Oberfläche des Kopiermaterial 13 ab. wodurch die Tonerdispersion gleichmäßig auf alle Bildstellen des elektrostatischen Ladungsbildes verteilt wir'. Entsprechend der elektrostatischen Ladungsdich ie an den einzelnen Bildstellen des latenten Ladungsbildes wird eine größere oder kleinere Meng<: an Toner aus der Tonerdispersion elektrostatisch angezogen und auf die Bildstellen niedergeschlagen. Das Kopiermaterial 13 wird beim Weitertransport von den Abquetschwalzen 8 und 9 erfaßt und auf die Ausgabefläche 4 befordert. Der Spalt zwischen den Abquetschwalzen 8 und 9 ist verstellbar und wird so eingestellt, daß der Anteil an überstehender Tonerdispersion bzw. Dispergierflüssigkeit abgequetscht wird und das Kopiermaterial dadurch die Entwicklungsvorrichtung 1 in nahe/u trockenem Zustand verläßt. Die Oberflächen der oberen Einfünrwalze 5 und der oberen Abquetschwalze 8 bestehen vorteilhafterweise aus keramischpm Material, wählend die untere Einführwalze 6 und tiie untere Abquetschwal/e 9 je einen elastischen Überzug 14 bzw. 15 tragen.

Die überschuss'ge Tonerdispersion läuft in eine Auffangwanne 11. die sich über den gesamten Entwicklungsbereich zwischen den Einführwalzen 5 und 6 und den Abquetschwalzen 8 und 9 erstreckt. Zwischen der oberen Einführwalze 5 und der Verteilerwalze 7 ist eine Ansaugleitung 20 vorgesehen, deren offenes Ende in der Auffangwann . 11 mündet und die an einer Pumpe 21 angeschlossen ist. Von der Pumpe 21 führt eine erste Förderleitung 32 zu dem ersten Sprührohr 10 und eine

zweite Förderleitung 33 zu einem zweiten Sprührohr 22, das oberhalb der Verteilerwalze 7 angeordnet ist. Das zweite Sprührohr 22 ermöglicht ein Absprühen des auf der Oberfläche der Verteilerwalze 7 infolge der elektrostatischen Aufladung beim Anlegen der Gleichspannung haftenden Toners 27.

In Fig.2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der beiden Sprührohre 10, 22 dargestellt. Jedes der Sprührohre enthält Düsenreihen 17,18, die symmetrisch zur vertikalen Mittellinie des Sprührohrs in dessen Rohrmantel 16 angeordnet sind. Die Düsenreihen 17,18 sind jeweils auf dem Rohrumfang in einem Winkel zwischen 5 bis 15° zur Mittelsenkrechten vorgesehen, wobei durch diese Winkelanordnung eine besonders gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeitsfilms auf den Oberflächen 12 und 19 der Verteilerwalze 7 bzw. der oberen Einführwalze 5 erhalten wird. Bei dieser Ausführungsform weist die obere Einführwalze 5 im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 1 einen elastischen Überzug 19 auf.

Eine mögliche Wirkungsweise der an die Verteilerwalze 7 angelegten Gleichspannung in bezug auf die einwandfreie Entwicklung dünner weißer Linien innerhalb größerer Schwarzflächen wird anhand von Fig. 3 erörtert, die in vergrößerter Schnittansicht einen Ausschnitt aus dem Kopiermaterial 13 und der Verteilerwalze 7 zeigt. Es wird davon ausgegangen, daß der Toner 27 eine elektrostatische Ladung negativer Polarität trägt und daß die Ladungsverteilung auf der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 31 derart ist, daß die nicht belichteten Bildstellen, bzw. die Schwarzflächen positive Ladung besitzen. Die Trägerschicht 30 ist geerdet und weist an ihrer Oberseite entsprechend negative Ladung auf. Zwischen den beiden dargestellten Schwarzflächen a befindet sich eine dünne weiße Linie b. Der elektrostatische Feldverlauf des zwischen der Oberseite der Aufzeichnungsschicht 31 und der Oberseite der Trägerschicht 30 gebildeten Plattenkondensators ist überwiegend homogen, wie dies durch die geraden Feldlinien 28 angedeutet ist. Nur im Randbereich zwischen den Schwarzflächen a und der dünnen weißen Linie ft bestehen starke elektrische Streufelder, Toner kommt. Bei breiteren weiften Linien fällt dieser Effekt nicht ins Gewicht, da dann die räumliche Ausdehnung des Streufeldes im Vergleich /ur Breitenabmessung der Weißfläche b vernachlässigbar ist.

Wird an die Verteilerwalze 7 eine Gleichspannung angelegt, die die gleiche Polarität wie das elektrostatische Ladungsbild auf der Oberseite der Aufzeichnungs schicht 28 besitzt, wobei die Höhe dieser angelegten Spannung zumindestens so groß ist wie das Potential an den Bildstellen der Weißflächen b, so entsteht an diesen Stellen ein feldfreier Raum bzw. eine Umkehrung des elektrischen Feldes im Zwischenraum zwischen der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 31 und der Oberfläche 12 der Verteilerwalze 7. Die Inhomogenität des Fcldvcrlaufs im Übergangsbercich zwischen den Schwarzflächen a und der Weißfläche b wird weitgehend kompensiert bzw. aufgehoben, wobei durch die voranstehend erwähnte Umkehrung des elektrischen Feldes auch Tonerteilchen zur Oberfläche 12 der Verteilerwalze 7 hingezogen werden. Dadurch bleiben während des Entwicklungsvorgangs die Bildstellen einer dünnen weißen Linie innerhalb einer größeren Schwarzfläche frei von Toner und sind nach der Entwicklung deutlich sichtbar.

Die Höhe der angelegten Spannung kann zwischen 1 Volt und 600 Volt liegen, bevorzugt wird ein Wert zwischen 20 Volt und 350 Volt. Selbstverständlich sind je nach Beschaffenheit des Kopiermaterials, der Höhe der Aufladung und der Größe der Entladung beim Belichten auch andere Werte als die angegebenen Spannungen anwendbar.

An den Bildstelle;) der Schwarzflächen b beträgt die Aufladungsspannung im allgemeinen — je nach der Beschaffenheit der Aufzeichnungsschicht 31 — mehrere hundert Volt. Hier schlägt sich zwar der Toner 27 infolge des Umkehreffekts durch die angelegte Gleichspannung an die Verteilerwalze 7 mit etwas geringerer Dichte als bei geerdeter Verteilerwalze 7 auf dem latenten Ladungsbild nieder, jedoch reicht die erzielte Schwärzung vollständig aus. Maßgebend für die Dichte des Tonerniederschlags ist die Spannungsdifferenz zwischen der Aufladungshöhe der Aufzeichnungs-

Ii on Ηι»η RiMcfpllpn ρϊπαρ

Durch diese Streufeldlinien, nämlich den gekrümmten Feldlinien 29, wirkt auf den negativ geladenen Toner 27 eine elektrostatische Kraft, so daß sich die Tonerpartikel längs dem Verlauf der gekrümmten Feldlinien 29 und somit auch im Bereich der Weißfläche b einer dünnen weißen Linie niederschlagen, wodurch es zu dem unerwünschten Zuschwemmen derselben mit a iinH

der Aufladungshöhe der an die Verteilerwalze 7 angelegten Spannung.

In bevorzugter Weise wird der an der Oberfläche 12 der Verteilerwalze 7 abgeschiedene Toner 27 durch Besprühen mit der Tonerdispersion abgespült und gelangt in die Auffangwanne 11, um wiederverwendet zu werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen Ladungsbildes auf einem elektrofotografischen! kopiermaterial, mit einem Einlaufwalzenpaar zum Aufbringen einer Tonerdispersion mit entgegengesetzt zur Polarität des Ladungsbildes geladenen Tonerteilchen auf das Kopiermaterial, mit einer Verteilerwalze zum gleichmäßigen Verteilen der Tonerdispersion auf dem Ladungsbild mit einem Walzenkern aus Metall und einer aus weichem, porösem, nicht leitendem Material bestehenden Oberfläche, die mit dem Kopiermaterial während dessen Durchgang durch die Entwicklungszone in Kontakt steht, und mit einem Abquetschwalzenpaar zum Entfernen der nicht verbrauchten Tonerdispersion, die in einer Auffangwanne gesammelt und zu dem Einlaufwalzenpaar zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkern (23) der Verteilerwalze (7) an eine regelbare Spannungs^uelle (24), die das gleiche Vorzeichen wie das Ladungsbild aufweist, angeschlossen ist und durch eine Einrichtung zum Aufsprühen von Tonerdispersion auf die Oberfläche (12) der Verteilerwalze (7).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aufsprühen der Tonerdispersion aus einem oberhalb der Verteilerwalze (7) angebrachten Sprührohrs (22) besteht, das Düsenreihen (17, 18) enthält, die symmetrisch zur vertikalen Mittellinie des Sprührohrs (22) in dessen Rohrmante¹ Ί6) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, duß das Sprührohr _yJ2) über eine Leitung (33) an eine Pumpe (21; abgeschlossen ist, von der eine Ansaugleitung (20) zu de. Auffangwanne (U) für die überschüssige Tonerdispersion führt, und daß eine weitere Leitung (32) von der Pumpe (21) zu einem weiteren Sprührohr (10), das sich oberhalb der oberen Einlaufwalze (5) befindet, verläuft. *o

4. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die an die Verteilerwalze (7) angelegte Spannung zumindest so groß wie die Aufladungshöhe an den Bildstellen einer Weißfläche des Ladungsbildes und nicht größer als die Aufladungs- ^jr' höhe an den Bildstellen einer Volltonfläche des Ladungsbildes ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die an die Verteilerwalze (7) angelegte Spannung zwischen 1 Volt und 600 Volt, insbesonde- ^w re zwischen 20 Volt und 350 Volt, beträgt.