DE2607899A1

DE2607899A1 - Verfahren und einrichtung zur uebertragung des tonerbildes in einem elektrofotografischen kopiergeraet

Info

Publication number: DE2607899A1
Application number: DE19762607899
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Inoue; Shigeo Kitaguchi; Toshitaro Kori; Koji Nagai
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-02-26
Publication date: 1977-01-27
Also published as: ATA109176A; AT341788B; JPS526632U

Description

Verfahren und Einrichtung zur Übertragung des Tonerbildes in einem elektrofotografischen Kopiergerät Die Erfindung bezieht sich auf elektrofotografische Kopiergeräte und betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Überführen der das Tonerbild darstellenden elektrisch leitfähigen Tonerpulverteilohen.
In üblichen elektrofotografischen Kopiergeräten, die mit Übertragung eines Tonerbildes arbeiten, erfolgt das Kopieren allgemein in der Weise, daß elektrisch isolierende Tonerteilchen, die mit entgegengesetzter Polarität wie das elektrostatische Ladungsbild aufgeladen sind, an dem elektrostatischen Ladungsbild, welches durch Belichtung mit der Abbildung eines Originals auf einer fotoempfindlichen Oberfläche gebildet worden ist, zum Haften gebracht werden, so daß das Ladungsbild zu einem sichtbaren Tonerpulverbild entwickelt wird, und daß anschließend die das Tonerpulverbild bildenden Tonerteilchen durch elektrostatische Anziehung auf ein Übertragungsmaterial überführt weerden, z.B. ein Blatt Kopierpapier oder einen Film, wobei dieses Ubertragungsmaterial durch ein auf der Rückseite angeordnetes Koronaladegerät oder geeignete Elektroden auf entgegengesetzte Polarität wie die Tonerteilchen aufgeladen wird. Das auf diese Weise auf das Übertragungsmaterial übertragene Tonerpulverbild wird anschließend fixiert, z.3. durch Einschmelzen mittels Wärme.
Bei elektrofotografischen Kopiergeräten der vorstehend genannten Art erfolgt der eigentliche Entwicklungsvorgang entweder nach der Kaskadenmethode oder nach der Methode der "magnetischen Bürste". Beim Kaskadenentwicklungsverfahren läßt man das Entwicklungsmaterial, welches aus einem Trägermaterial wie Glaskügelchen und dem damit gemischten und daran haftenden Tonerpulver besteht, frei nach Art eines Wasserfalls auf die das Ladungsbild tragende fotoempfindliche Oberfläche fallen, so daß das Tonerpulver am Ladungsbild haftet und dieses entwickelt. Beim Entwickeln mit "magnetischer Bürste" bildet das Entwicklermaterial, welches aus Eisenteilchen und daran haftendem Tonerpulver besteht, auf einer magnetischen Walze aufgrund der magnetischen Anziehungskraft von Stabmagneten einen borstenartig abstehenden Belag, und diese Borsten reiben an der das Ladungsbild tragenden fotoempfindlichen Oberfläche, um das sichtbare Tonerpulverbild zu bilden.
Bei diesen üblichen Entwicklungsverfahren mit Zwei-Komponenten-Entwicklermaterial, bei denen ein Trägermaterial in norm von Glaskügelchen, Eisenteilchen od.dgl. benötigt wird, sind umständliche Methoden für die Handhabung und Aufbereitung des Entwicklermaterials erforderlich, um dieses immer im besten Zustand zu halten, unQzwar sowohl beim Nachfüllen des Tonerpulvers als auch beim Aufbereiten, Instandhalten bzw. Nachfüllen des Trägermaterials. Dies führt zu einer komplizierten Konstruktion und großen Abmessungen des Kopiergerätes. Da außerdem das Potential in dem das Ladungsbild tragenden Bereich der fotoempfindlichen Oberfläche ziemlich hoch sein-muß, z.B. im Bereich von 800 bis 1000 Volt, werden die Eigenschaften der fotoempfindlichen Schicht in relativ kurzer Zeit verschlechtert.
Um diese Nachteile zu vermeiden ist kürzlich eine Entwicklungsmethode mit e einem einem Ein-Komponenten-Entwicklermaterial vorgeschlagen worden, bei der kein Trägermaterial verwendet wird und die üblichen Tonerteilchen durch neu entwickelte, elektrisch leitfähige und magnetisch anziehbare Tonerteilchen ersetzt sind.
Bis heute wurde jedoch noch kein geeignetes Verfahren geschaffen, um ein mit diesem Ein-Komponenten-Entwicklermaterial gebildetes Tonerpulverbild zu übertragen. Infolgedessen gibt es noch kein in der Praxis verwendbares elektrofotografisches Kopiergerät, welches mit solchen elektrisch leitfähigen Tonerteilchen arbeitet, hauptsächlich aufgrund der nachstehend geschilderten Schwierigkeiten bei der Übertragung des Tonerbildes. Die elektrisch leitfähigen Tonerteilchen, die bei dem Entwicklungsverfahren mit Ein-Komponenten-Entwicklermaterial verwendet werden, bestehen z.B. aus feinen, magnetisierbaren Teilchen, die mit Harz und Kohlenstoff überzogen sind. Diese leitfähigen Tonerteilchen sind durch magnetische Kräfte anziehbar und in einem starken elektrischen Feld elektrisch leitfähig. Wenn solche leitfähigen Tonerteilchen von einem rotierenden, Magnete enthaltenden Teil angezogen werden, bilden sie mikroskopisch kleine, magnetische Borsten. Hierdurch wird eine Ladung mit entgegengesetzter Polarität wie das Ladungsbild durch das rotierende Teil in den an den Spitzen dieser Borsten sitzenden leitfähigen Tonerteilchen induziert, und dadurch werden die leitfähigen Tonerteilchen durch die Ladung des Ladungsbildes angezogen, wobei die magnetische Anziehung der Iviagneten an dem rotierenden Teil zum Entwickeln wird des Ladungsbildes in ein sichtbares Tonerbild überwunden. Die leitfähigen Tonerteilchen haften an den entsprechenden Ladungsbildbereichen in solcher Weise, daß sie sich nicht überlappen. Da die vom Ladungsbild angezogenen Tonerteilchen elektrisch leitfähig sind, wird die von diesen Tonerteilchen zum Zeitpunkt der Entwicklung getragene Ladung allmählich entladen, wobei sie sich mit der Ladung des entsprechenden Ladungsbildbereichs mischt und schließlich elektrostatisch neutralisiert. Dementsprechend wird von dem mit Lin-Komponenten-Entwicklermaterial erhaltenen llonerpulverbild keine vorbestimmte, notwendige Ladung festgehalten, die zum Zeitpunkt der Übertragung benötigt wird, im Gegensatz zu einem mit Zwei-Komponenten-1twicklennaterial erhaltenen Tonerpulverbild. Infolgedessen ist eine definierte und saubere bertragung durch elektrische Anziehung wie bei dem üblichen Zwei-Komponenten-Entwicklermaterial nicht zu erwarten. Diese Tatsache macht es unbedingt erforderlich, eine wirksame Übertragungsmethode für elektrisch leitfähige Tonerteilchen zu schaffen. Dies ist eine Vorbedingung für die Konstruktion eines elektrofotografischen Kopiergerätes, das nach der vorteilhaften Entwicklungsmethode mit Ein-Komponenten-Entwicklermaterial arbeitet.
Demgemäß besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in der Schaffung eines Verfahrens zum übertragen eines Tonerpulverbildes, welches durch elektrisch leitfähige Tonerteilchen auf einer Fotorezeptorfläche eines elektrofotografischen Kopiergerätes gebildet worden ist. Durch das Verfahren sollen die geschilderten Nachteile der üblichen Verfahren eliminiert werden.
Die Erfindung zielt auch auf die Schaffung einer Einrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens zur Übertragung eines Tonerbildes.
Die erfindungsgemäße Einrichtung soll sich durch exaktes und sicheres Arbeiten bei einfacherKonstruktion und niedrigen Kosten auszeichnen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein mit einer derartigen u bertragungseinri chtung versehenes elektrofotografisches Kopiergerät.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Libertragung eines Tonerbildes, welches aus elektrisch leitfähigen Tonerteilchen auf einer Fotorezeptorfläche eines elektrofotografischen Kopiergerätes gebildet worden ist, besteht im wesentlichen darin, daß Lichtstrahlen auf eine fotoleitfähige Fläche des Fotorezeptors projiziert werden und gleichzeitig eine elektrische Vorspannung zwischen einem Ubertragungsmaterial und dem Fotorezeptor angelegt wird, um die leitfähigen Tonerteilchen wirksam auf das Ubertragungsmaterial zu übertragen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines elektrofotografischen Kopiergerätes gemäß der Erfindung, welches mit Übertragung eines aus elektrisch leitfähigen Tonerteilchen bestehenden, Ein-Komponenten-Entwicklermaterials arbeitet, ist als Einrichtung zum Erzeugen einer '7magnetischen Bürste" in der Entwicklereinrichtung ein Magnete enthaltendes rotierendes Teil vorgesehen, welches wahlweise auf Masse oder an eine Vorspannungsquelle, z.B. über einen einfachen Schalter, geschaltet werden kann. Durch Ausnutzung der Eigenschaften der elektrisch leitfähigen Tonerteilchen kann so eine Rühreinrichtung, wie sie bei üblichem Zwei-Komponenten-Entwicklermaterial benötigt wird, in vorteilhafter Weise weggelassen werden. Ferner ist in einer Übertragungseinrichtung zum Aufbringen einer ausreichenden Ladung für die elektrostatische Übertragung der leitfähigen Tonerteilchen zur Herstellung des Tonerpulverbildes eine Lichtquelle vorgesehen, mit der eine fotoleitfähige Schicht des Fotorezeptors belichtet wird, um sie leitfähig zu machen, so daß die in der fotoleitfähigen Schicht durch die elektrische Vorspannung erzeugte Ladung in die leitfähigen Tonerteilchen fließt, wobei auf der Seite des Übertragungsmaterals eine isolierende Schicht vorgesehen ist, um die in die Tonerteilchen eingegebene Ladung zurückzuhalten. Es ist hier anzumerken, daß eine solche isolierende Schicht auch weggelassen werden kann, wenn das Ubertragungsmaterial selbst ausreichend gut isoliert. Ferner kann eine Reinigungseinrichtung zum Entfernen überschüssiger Tonerteilchen von der fotoleitfähigen Schicht des Fotorezeptors vorgesehen sein, die eine weitere Lichtquelle zum Beleuchten der fotoleitfähigen Schicht mit den überschüssigen Tonerteilchen aufweist. Auch hierbei werden die Eigenschaften der elektrisch leitfähigen Tonerteilchen ausgenutzt. Wenn eine elektrisch leitfähige Schicht an der Rückseite der fotoleitfähigen Schicht geerdet wird, um die in den überschüssigen Tonerteilchen enthaltene Ladung abzuleiten, z.B. wenn ein ne reben dem Fotorezeptor angeordnetes rotierendes Teil zum und Anziehen der Tonerteilchen keine Ladung aufweist, wenn diese Einrichtung zum Anziehen des Toners eine Ladung hat, wird eine Ladung mit entgegengesetzter Polarität in den überschüssigen Teilchen induziert, z.B. nur durch magnetische Kräfte oder vorzugsweise durch die kombinierte Wirkung von lIagnetkräften und elektrostatischen Kräften, ohne daß die "Borsten gegen die fotoleitfähige Schicht des Fotorezeptors reiben.
Somit können die überschüssigen Tonerteilchen von der fotoleitfähigen Oberfläche entfernt werden ohne jede Beschädigung des Fotorezeptors. Durch diese Anordnung wird nicht nur die Handhabung des Entwicklermaterials vereinfacht, sondern es ergibt sich auch eine kompaktere Bauweise des Kopiergerätes durch eine vereinfachte Konstruktion der Entwicklereinrichtung und der Reinigungseinrichtung, sowie eine bessere Schonung des Fotorezeptors und damit eine längere Lebensdauer des Gerätes.
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1a veranschaulichen in schematischen Darstellungen bis ic das erfindungsgemäße Verfahren zum Übertragen von leitfähigen Tonerteilchen.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Übertragungseinrichtung mit einer Elektrodenwalze zur Durchführung des Verfahrens gemäß Fig. Ia bis Ic.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Übertragungseinrichtung mit einem Koronaladegerät zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. la bis ic.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein elektrofotografisches Kopiergerät mit der tibertragungseinrichtung gemäß Fig. 3.
Fig. 5 zeigt in größerem Naß stab einen schematischen Schnitt der Entwicklereinrichtung des Kopiergerätes gemäß Fig. 4.
Fig. 6 zeigt ebenfalls im Schnitt in größerem Maßstab die Einrichtung zum Entfernen überschussigen Tonerpulvers bei dem Gerät gemäß Fig. 4.
Fig. 7 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 4 eine geänderte Ausführungsform der Übertragungseinrichtung.
In allen Zeichnungen sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Fig. ia bis 1c veranschaulichen schematisch das Prinzip des Ubertragungsverfahrens für elektrisch leitfähige Tonerteilchen gemäß der Erfindung in einem elektrofotografischen Kopiergerät. In Fig. 1a besteht der Fotorezeptor P aus einer fotoleitfähigen Schicht Pa auf einem elektrisch leitfähigen Träger Pb. Auf der Schicht Pa ist ein Tonerpulverbild aus elektrisch leitfähigen Tonerteilchen t gebildet. Durch Belichten der fotoleitfähigen Schicht Pa mit Licht von einer geeigneten Lichtquelle L z.B. durch den lichtdurchlässig ausgebildeten leitfähigen Träger Pb hindurch, wird die zunächst isolierende Schicht Pa in eine elektrisch leitfähige Schicht verwanddt. enn eine elektrische Vorspannung von einer Spannungsquelle X an ein ubertragungsmaterial M angelegt wird, z.B. ein blatt Kopierpapier, das auf die Oberfläche der Schicht Pa mit dem Tonerpulverbild aufgelegt wurde, wie in Fig. ib gezeigt, wird in dem Übertragungsmaterial M eine negative Ladung angesammelt, und entsprechend wird eine entgegengesetzte positive Ladung in dem Fotorezeptor P induziert.
Diese positive Ladung fließt in die leitfähigen Tonerteilchen t durch die fotoleitfähige Schicht Pa, die durch die Belichtung leitfähig gemacht worden ist, wie in Fig. ic gezeigt. Dadurch werden die elektrisch leitfähigen Tonerteilen chen t einer für die Ubertragung ausreichend/Coulomb-Kraft ausgesetzt aufgrund der Ladung auf der Seite des Ubertragungsmaterials M und der positiven Ladung in der fotoleitfähigen Schicht Pa. Dadurch werden die Teilchen elektrostatisch von der Oberfläche des Fotorezeptors P auf das Ubertragungsmaterial M übertragen. Es ist anzumerken, daß die Übertragung in ähnlicher Weise erfolgen kann, wenn die Vorspannung so angelegt wird, daß eine positive Ladung dem Ubertragungsmaterial M aufgeprägt und eine negative Ladung im Fotorezeptor P induziert wird. Die Polarität der angelegten Vorspannung wird vorzugsweise je nach der Beschaffenheit des Fotorezeptors gewählt. Einem Fotorezeptor vom N-Typ wird vorzugsweise negative Ladung und einem Fotorezeptor vom P-Typ vorzugsweise positive Ladung zugeführt. Bei einem anderen, nach Bedarf zu verwendenden Verfahren kann die Ladung mit Wechserspan nung erzeugt werden.
Fig. 2 zeigt eine Ubertragungseinrichtung, bei der die elektrostatische Übertragung der leitfähigen Tonerteilchen t mittels einer rotierenden Elektrodenwalze V erfolgt, die an eine geeignete Spannung gelegt wird. Diese Walze V liegt mit engem Kontakt an der Rückseite des Übertragungsmaterials M an, um an der Rückseite des Übertragungsmaterials M eine Ladung anzusammeln, die eine entgegengesetzte Polarität wie die in den Tonerteilchen t induzierte Ladung hat. Die Außenfläche Va der Walze V ist mit einem etwa 10 pm dicken isolierenden Film aus Polyester überzogen, und die Rolle V ist in geeigneter Weise mit einer Gleichspannungsquelle E zum Erzeugen der Vorspannung verbunden. Der Fotorezeptor P, der aus der fotoleitfähigen Schicht Pa und der darunter liegenden, elektrisch leitfähigen, lichtdurchlässigen Schicht Pb besteht, ist der Elektrodenwalze V zugewendet und relativ zu dieser bewegbar. Lichtstrahlen werden auf die fotoleitfähige Schicht Pa durch die leitfähige Trägerschicht Pb hindurch projiziert von einer Lichtquelle L, die in geeigneter Weise auf der Rückseite des Fotorezeptors P angeordnet ist. Das Übertragungsmaterial M haftet mit engem Kontakt an der Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht 'a, wobei sich die das Tonerbild bildenden Tonerteilchen t dazwischen befinden, und bewegt sich zusammen mit dem Fotorezeptor P, der gegen die rotierende Walze V gedrückt wird, um die Übertragung zu bewirken.
Die elektrisch leitfähigen Tonerteilchen t bestehen aus feinen Eisenteilchen, die mit Harz und Tonerpulver überzeogen sind. Die Tonerteilchen t haben im allgemeinen Teilchengrößen im Bereich von 5 bis 30 µm und einen Widerstandswert R2 pro Flächeneinheit im Bereich von 10¹ bis 10¹¹ # , wenn die Teilchen t auf der Fotorezeptorfläche Pa in einer einfachen Schicht, ohne übereinander zu liegen, angeordnet sind.
Falls der Widerstandswert des übertragungsmaterials K ausreichend hoch ist, ist es zweckmäßig, keinen isolierenden Belag oder Fnlm Va an der Außenfläche der Walze V anzubringen. Die Anordnung ist dann aXzlich der, die im Zusammenhang mit Fig. 3 noch beschrieben wird. Wiit anderen Worten, die Anordnung gemäß Fig. 2 arbeitet dann besonders zufriedenstellend, wenn der WiderF -;ld des Übertragungsmaterials M niedrig ist, während die Anordnung gemäß Fig. 3 vorteilhaft ist, wenn das Übertragungsmaterial I¢I einen hohen Widerstand hat.
Mit einer Übertragungseinrichtung entsprechend Fig. 2 wurden Experimente unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt, wie aus den folgenden Beispielen ersichtlich.
Beispiel l Ein Übertragungswirkungsgrad von 95 ,6S wurde erhalten, wenn die elektrostatische Übertragung unter den folgenden Bedingungen durchgeführt wurde.
Widerstandswert R2 des leitfähigen Toners: 104 # Vorspannung der Elektrodenwalze V: 300 Volt Widerstandswert R1 des Übertragungsmaterials M (elektrostatisches Aufzeichnungspapier) pro Flächeneinheit: 108 # Abtastgeschwindigkeit der Elektrodenwalze V: 2 cm/sec Licht wurde von der Lichtquelle L auf die rückseite des Fotorezeptors P projiziert (Zinkoxyd mit einem Volumenwiderstandswert von 6 x 105 # während der Belichtung).
nn bei dem obigen Experiment leitfähige Tonerteilchen mit einem Widerstandswert R2 von 106 # verwendet wurden, verringerte sich der Ubertragungswirkungsgrad auf 80 %. Hier und in den folgenden Teilchen wird unter dem Übertragungswirkungsgrad der prozentuale Gewichtsanteil der Tonerteilchen t verstanden, die von dem Übertragungsmaterial M angezogen wurden.
Bei diesem Beispiel 1 zeigt es sich auch, daß der Übertragungswirkungsgrad mit steigender Vorspannung der Walze zunimmt. Jedoch ergab sich eine Sättigung des Witrkungsgrades bei 400 Volt.
Weitere Steigerung der Vor spannung über diesen Wert ergab keine weitere Verbesserung.
B e i s p i e 1 II Ein Übertragungswirkungsgrad von nur etwa 10 So wurde erzielt, wenn das jbertragungsmaterial durch ein einfaches Blatt Kopierpapier mit Widerstandswerten im Bereiche von 10 bis bis 104 # ersetzt wurde, wobei die übrigen Bedingungen die gleichen wie in Beispiel I waren, insbesondere der Widerstandswert R2 des leitfähigen Toners 1O4ft betrug.
Ferner wurde bei Beispiel II ermittelt, daß bei Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit der Elektrodenwalze V auf 100 cm/ sec der Ubertragungswirkungsgrad merklich verbessert wurde.
Ferner ergab sich eine Verbesserung des dbertragungswirkungsgrades, wenn leitfähige Tonerteilchen verwendet wurden, deren Widerstandswert R2 kleiner war als der Widerstandswert R1 des in Beispiel II vervendeten Übertragungsmaterials.
Es ist hier anzumerken, daß der Ubertragungswirkungsgrad von Tonerteilchen, die für tatsächliche Verwendung geeignet sind, mehr als 40 bis 50 % beträgt und vorzugsweise über 70 bis 80 % liegen sollte, obwohl er von der Größe der Tonerteilchen abhängt.
Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß der Übertragungswirkungsgrad bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch davon abhängt, wie der Ubertragungsvorgang während des Vorhandenseins der in den leitfähigen Tonerteilchen t induzierten Ladung vollständig durchgeführt wird. Dieses hängt teilweise davon ab, wie leicht die leitfähigen Tonerteilchen t aufgeladen werden können, d.h. von dem Widerstandswert k2 der Tonerteilchen t pro Flächeneinheit. Hauptsächlich hängt der Vorgang aber ab von der gegenseitigen Abstimmung zwischen den Isolatoreigenschaften des Übertragungsmaterials M und der Abtastgeschwindigkeit der ßlektrodenwalze V. Wenn diese Abstimmung in geeigneter Weise vorgenommen wird, ist eine optimale Übertragung mit hohem Wirkungsgrad zu erwarten.
Wie sich bei den Experimenten in bezug auf diese Abstimmung gezeigt hat, erhält man eine gute Übertragung, wenn der Widerstandswert k1 des Überntragungsmaterials M größer ist als der Widerstandswert R2 der Tonerteilchen t, also wenn das Übertragungsmaterial sehr gut isoliert, und zwar sogar dann, wenn die Abtastgeschwindigkeit der Walze V klein ist. d.h. wenn die Zeit, in der die Spannung der zlektrodenwalze die Ladung der vom Ubertragungsmaterial M elektrostatisch angezogenen Tonerteilchen t beeinflußt, relativ lang ist. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß solange die leitfähigen Tonerteilchen t eine ausreichende Ladung tragen, die für die Übertragung ausreicht, wenn der Widerstand R1 des Ubertragungsmaterials M groß im Vergleich zum Widerstand R2 der Tonerteilchen t ist, ein guter Übertragungswirkungsgrad erreicht wird, auch wenn die Abtastgeschwindigkeit der Walze V variiert wird oder keine isolierende Schicht Va auf der Walze V vorhanden ist.
enn dagegen der iliderst«ndswert R1 des Übertragungsmaterials k kleiner als der Widerstandswert R2 der Tonerteilchen t ist, muß die Abtastgeschwindigkeit der Walze V erhöht werden, um die Spannungseinwirkung der lektrodenwalze V zu verringern, Diese Auswirkung eines niedrigen Widerstandes R1 des Übertragungsmaterials 1 kann aber in gewissem Maße herabgesetzt werden, wenn der Widerstand des äußeren Polyesterbelages Va der Elektrodenwalze V vergrößert wird.
in Fig. 5 ist eine abgeänderte ausführungsform der Ein richtung nach Fig. 2 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die Elektrodenwalze V der Einrichtung gemäß Fig. 2 durch ein Koronaladegerät CH ersetzt. Selbstverständlich fehlt hier auch der äußere isolierende Belag Va der Elektrodenwalze V, und es wird ein Übertragungsmaterial M verwendet, dessen iderstand ausreichend größer ist als der der Tonerteilchen t.
Mit der Einrichtung gemäß Fig. 2 wurde eine weitere Reihe von Experimenten entsprechend den folgenden Beispielen durchgeführt.
B e i s p i e 1 III Um den Widerstand R1 eines als Übertragungsmaterial M verwendeten Kopierpapieres ausreichend zu vergrößern, wurde auf der Oberfläche des Kopierpapierblattes eine Schicht Ma aus einem Copolyrner von Vinylchlorid und Vinylacetat im Verhältnis 1:1 aufgebracht, wobei die Viskosität des Copolymers durch Vinylacetat modifiziert war, um dem Kopierpapier ausreichend isolierende Eigenschaften (Widerstand 1010 l bei einem elektrischen Feld von 100 Volt) zu verleihen. Unter Verwendung eines so behandelten Kopierpapierblattes wurde ein Tonerpulverbild aus Tonerteilchen mit einem widerstand von 107 # auf das Kopierpapierblatt übertragen mittels einer Spannung von -6000 Volt, die mittels des Koronaladegeräts Ch aufgeprägt wurde und mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 2 cm/sec, während Licht von der Lichtquelle L auf die ECückseite des Fotorezeptors P projiziert wurde. Auf diese Weise wurde ein übertragungswirkungsgrad von 95 % erzielt.
3 e i 5 p i e 1 IV Der Übertragungswirkungsgrad verringerte sich auf nur 15 %, wenn ein Kopierpapierblatt mit einem Widerstandswert R1 von 108 # verwendet wurde, wobei die übrigen Bedingungen die gleichen waren wie in Beispiel III. Wenn jedoch in diesem Fall die Abtast- oder Durchlaufgeschwindigkeit auf 100 cm/ sec vergrößert wurde, verbesserte sich der Ubertragungswirkungsgrad drastisch bis auf 95 %.
Die Beispiele III und IV bestätigen, daß ebenso wie bei der Anordnung gemäß Fig. 2 bei gegebenem Widerstandswert k2 und gegebener Durchlaufgeschwindigkeit am Koronaladegerät Ch günstige tbertragungsergebnisse nur dann zu erwarten sind, wenn das Kopierpapier einen hohen Widerstandswert R1 hat.
Je größer die Differenz zwischen dem Widerstand R2 der Tonerteilchen t und dem Widerstand R1 des Kopierpapierblattes ist, desto besser ist die Übertragung (der Widerstand R1 des Koh pierpapieres sollte vorzugsweise um mindestens eine Zehnerpotenz größer sein als der Widerstand R2 der Tonerteilchen).
s ist zu beachten, daß im obigen Fall keine Übertragung des Tonerpulverbildes zu erwarten ist, wenn der Widerstand Ri des Kopierpapierblattes niedriger als der Widerstand k2 der Tonerteilche t ist. Ds ist ferner zu beachten, daß dann, wenn ein Fotorezeptor mit extrem hohem spezifischen Widerstand unter Belichtung im Vergleich zum Widerstandswert R2 der Tonerteilchen verwendet wird, der Widerstandswert des Fotorzeptors anstelle des Widerstandswertes F.2 der Tonerteilchen bei der Bildung des obigen Widerstandsverhältnisses berücksichtigt werden muß, da das Aufbringen der Ladung auf die Tonerteilchen dann mehr vom Volumenwiderstand des Fotorezeptors als vom Widerstandswert R2 der Tonerteilchen abhängt. In diesem Fall kann jedoch der IViechanismus der Ubertragung nicht einfach durch das Aufprägen von Ladungen auf die Tonerteilchen erklärt werden, sondern es ist auch eine ubertragung aufgrund der Teilung der aufgeprägten Spannung od. dgl. zu berücksichtigen. Es ist deshalb ziemlich schwierig, exakt die Bedingungen zu definieren, unter denen die Ubertragung stattfindet.
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, erfolgt bei der Übertragungseinrichtung gemäß der erfindung die Übertragung des Tonerpulverbildes aus elektrisch leitfähigen Tonerteilchen derart, daß die fotoleitfähige Schicht des Fotorezeptors, auf der das Tonerpulverbild ausgebildet ist, durch Belichten elektrisch leitfähig gemacht wird und anschließend durch die angelegte Spannung eine Ladung in die Tonerteilchen injiziert wird, so daß die übertragung der elektrisch leitfähigen Tonerteilchen aufgrund der Wirkung der Ladung in dem Übertragungsmaterial und der durch die geladenen Tonerteilchen induzierten Coulomb-KraSt sowie aufgrund der Anbringung der isolierenden Schicht in dem dbertragungsmaterial erfolgt. Hierdurch kann ein Entwicklungsverfahren mit einem Ein-Komponenten-Entwicklermaterial in Form eines Pulvers in vorteilhafter Weise in einem elektrofotografischen Kopiergerät mit Übertragung des Tonerpulverbildes verwendet werden, ohne daß'ein Trägermaterial wie bei dem konventionellen Verfahren benötigt wird. Dies trägt wesentlich zur kompakten Bauweise und zur Erleichterung des Betriebes des Kopiergerätes bei.
Ferner ist es möglich, wenn die Übertragung unter Beachtung der oben beschriebenen vorteilhaften Korrelationen durchgeführt wird, z.B. durch Vergrößern der Laufgeschwindigkeit der Elektrodenwalze V mit am Übertragungsmaterial anliegender isolierender Schicht oder durch Verwendung von Tonerteilchen mit kleinerem Widerstand als der Widerstand des Übertragungsmaterials, nicht nur ein speziell mit einer isolierenden Schicht versehenes Kopierpapier, sondern sogar ein einfaches unbehandeltes Kopierpapier für die elektrostatische übertragung des Tonerpulverbildes zu verwenden.
ïn Uig. 4 ist schematisch ein elektrofotografisches Kopiergerät gemäß der Erfindung dargestellt, in welchem die vorstehend beschriebene Entwicklungsmethode unter Verwendung elektrisch leitfähiger Tonerteilchen verwendet wird. Das Kopiergerät umfaßt eine Fotorezeptortrommel 100 mit einer fotoleitfähigen Fotorezeptorschicht 103 an ihrem äußeren Umfang, die drehbar mittels einer am Rahmen des Gehäuses T gelagerten Welle gelagert ist, so daß die Fotorezeptorfläche 103 nacheinander durch eine anzahl von Behandlungsstationen laufen kann, insbesondere eine Ladestation mit einem Koronaauflader 14, eine Belichtungsstation E, eine Entwicklungsstation mit einer Ltwicklungseinrichtung 4, eine bbertragungsstation mit einem Koronaauflader 8 für die Übertragung, eine Ablösestation zum Abtrennen des Übertragungsmaterials mittels einer Ablöseklinge 10, sowie eine ileinigungsstation mit einer zinrichtung 13 zum Entfernen von überschüssigem Toner. Alle diese Stationen sind entlang dem Weg der Fotorezeptorfläche 103 angeordnet. Ferner sind vorgesehen eine bewegbare transparente Plattform 1 zum Auflegen eines zu kopierenden Originals 0, die horizontal hin- und herbeweglich oberhalb der Fotorezeptortrommel 100 im oberen Teil des Gehäuses T angeordnet ist; eine Lichtquelle 2 dicht unterhalb der Plattform 1 zum Beleuchten des Originals O; ein optische Sys-tem, z.ß. bestehend aus einer Linse 5, zum erzeugen einer Abbildung vom Original O auf der Fotorezeptorfläche 103 an der Belichtungsstation E zum Ausbilden eines dem Original 0 entsprechenden Ladungsbildes; eine im linken Teil von Fig. 1 angeordnete Zuführungseinrichtung ¾ fiir das übertragungsmaterial, mit einer drehbar gelagerten Rolle 5 für Übertragungsmaterial, z.B. Kopierpapier, wobei die Bahn 6 des Kopierpapiers von der Rolle 5 abgezogen und durch eine Anzahl von Zuführwalzen sowie eine Scnneieeinricl?tung 7 der Ubertragungsstation zugeführt wird; und eine Fixiereinrichtung 11 im rechten Teil des Gehäuses T.
Die Fotorezeptortrommel 100 umfaßt ferner einen lichtdurchlässigen Zylinder 101, z.B. aus Glas, eine elektrisch leitfähige Unterschicht 102 an der Außenseite des Zylinders 101, sowie die fotoleitfähige Fotorezetorschicht 103 aus Zinkoxyd, PVK-Se, oder Selen od.dgl., Die Trommel 100 läuft entgegen dem Uhrzeigersinn mit konstanter Geschwindigkeit um, wobei bei jeder Umdrehung ein vollständiger Kopiervorgang mit Koronaaufladung, Belichtung, Entwicklung, Übertrs gung und Löschung der Ladung erfolgt.
Der Koronaauflader 14 lädt die Fotorezeptorfläche 103 auf ein Potential im Bereich von 150 bis 300 Volt, vorzugsweise 200 bis 300 Volt auf. Eine optische Abbildung des Originals 0 wird auf die so aufgeladene Fotorezeptorfläche 103 durch das optische System 3 projiziert, um das elektrostatische Ladungsbild des Originals 0 auf der Oberfläche 105 zu erzeugen.
Gemäß Fig. 5 umfaßt die Entwicklungseinrichtung 4 zum Fn-twickeln des Ladungsbildes in ein sichtbares Tonerpulverbild unter Verwendung von elektrisckd.eitfähigen Tonerteilchen 401, die aus magnetisierbaren, mit Harz und Kohlenstoff überzogenen Teilchen bestehen, eine magnetische Walze 4a mit einem leitfähigen äußeren Zylinder 404 aus Aluminium od.dgl., die in fester Anordnung neben der Fotorezeptorfläche 105 angeordnet ist. In dem Zylinder 404 befinden sich eine Anzahl von lallggestreckten stabförmigen Magneten 404 mit sektorförmigem Querschnitt, die mit abwechselnd unterschiedlicher -olorientierung auf einerWelle S befestigt sind, welche am Rahmen des Gerätegehäuses T gelagert ist, um innerhalb des Zylinders 404 in Richtung des Pfeiles zu rotieren. Der Zylinder 404 kann über den Schalter 407 wahlweise an Erde oder an eine äußere Spannung gelegt werden. Ein Vorratstank 402 für Entwicklermaterial ist links oberhalb des Zylinders 404 angeordnet, während ein Sumpf 405 für das Entwicklermaterial unter dem Zylinder 404 angeordnet ist. Die in dem Tank 402 befindlichen, elektrisch leitfähigen Tonerteilchen 401 werden durch eine Üffnung h am unteren Ende des Tanks 402 an die Umfangsfläche des Zylinders 404 angezogen, und zwar durch die Anziehungskraft der rotierenden Magneten 405 in der Weise, daß sie mikroskopisch eine Anordnung in Form von entsprechend den Magnetfeldlinien abstehenden Borsten oder Härchen bilden. Diese Borsten oder Härchen bewegen sich auf dem Zylinder 404 mit den im Zylinder 404 rotierenden Nagneten 403 in Richtung auf die Fotorezeptorfläche 105. Wenn der Zylinder 404 durch den Schalter 407 an Erde gelegt wird, wird eine Ladung mit entgegengesetzter Polarität zu der des elektroStatischen Ladungsbildes in den leitfähigen Tonerteilchen 401 anden Spitzen der Borsten oder Härchen induziert, und zwar aufgrund der Ladung des Ladungsbildes auf der fotoleitfähigen Schicht 105 des Fotorezeptors 100. Hierdurch werden Coulomb-Kräfte erzeugt, die zwischen den leitfähigen Toner teilchen 401 und dem Ladungsbild wirken. Wenn diese Coulombkraft größer wird als die die Borsten oder Härchen bildenden agnetkräfte, verlassen die leitfähigen Tonerteilchen 401 einzeln nacheinander die Spitzen der die Borsten oder Härchen bildenden Gruppen von Tonerteilchen und werden somit an die das Ladungsbild bildenden Bereiche der Fotorezeptorfläche 103 in einer einfachen Schicht, ohne sich übereinander zu lagern, angezogen, so daß das Ladungsbild in ein sichtbares Tonerbild entwickelt wird. Dies ist der reguläre oder positive Entwicklungsvorgang. Wenn dagegen der Zylinder 404 durch den Schalter 407 mit der Spannungsquelle 406 verbunden wird, werden die leitfähigen Tonerteilchen 401 an den Spitzen der magnetisch gebildeten Borsten oder Härchen zwangsweise mit der gleichen Polarität wie die das Ladungsbild tragenden Bereiche der Fotorezeptorfläche 103 aufgeladen. Hierdurch wird in den belichteten Bereichen mit niedrigem Potential, d.h. den Bereichen, in denen das Potential gelöscht wurde, eine Ladung mit entgegengesetzter Polarität zu den Tonerteilchen 401 an der Rückseite der fotoleitfähigen Schicht 105 induziert. Die leitfähigen Tonerteilchen 401 werden dann an diese Bereiche angezogen und entwickeln diese in ein sichtbares Tonerbild. Nan erhält so eine umgekehrte oder negative 14twicklung Der Grad der zmpfindlichkeit und der Kontrast des entwickelten Bildes können durch Veränderung der angelegten Spannung beeinflußt werden.
In der Fotorezeptortrommel 100 ist nahe an dem dem Koronaauflader 8 zugewendeten Bereich der Fotorezeptorfläche 103 eine Lichtquelle 9 fest angeordnet (Fig. 4), die Licht-auf die fotoleitfähige Schicht 103 projiziert, um diese für die Übertragung leitfähig zu machen.
Die Kopierpapierbahn 6 von der Rolle 5 wird durch die Schneideeinrichtung 7 auf vorgegebene Längen abgeschnitten und dann durch eine Anzahl von Zuführwalzen der Übertragungsstation zwischen der Fotorezeptorfläche 103 und dem Koronaauflader 8 zugeführt.
Während sich das Tonerpulverbild, welches auf der Fotorezeptorfläche 103 durch die Entwicklungseinrichtung 4 gebildet worden ist, durch die Drehung der Trommel 100 zur Übertragungsstation bewegt, werden die das Tonerpulverbild bildenden elektrisch leitfähigen Tonerteilchen 401 elektrostatisch neutralisiert, da sich die Ladung, die in ihnen während der Entwicklung vorhanden ist, mit der Ladung des Ladungsbildes auf der Trommel mischt. iJies ist ein ülndernis für eine wirksame elektrostatische uber-tragung. Da jedoch erfindungsgemäß während des Übertragungsvorgangs Lichtstrahlen von der Lichtquelle 9 durch den lichtdurchlässigen oder transparenten Glaszylinder 101 der Trommel 100 auf die fotoleitfähige Schicht 100 gerichtet werden, wird diese Schicht 105 lei.biähig gemacht und Gleichzeìtig eine Ladung auf der Kopierpapierseite clul ch den Koronaauflader 8 aufgebracht. Infolgedessenw ird eine Ladung mit entgegengesetzter Polarität wie die aufgebrachte Ladung an der Rückseite der Schicht 103 induziert. Diese Ladung mit entgegengesetzter Polarität wird durch die leitfähig gemachte fotoleitfähige Schicht 105 in die leitfähigen Tonerteilchen 401 injiziert. Infolgedessen wirken Coulomb-Kräfte zwischen den leitfähigen Tonerteilchen 401 und dem Kopierpapierblatt , und das auf der fotoleitfähigen Schicht 105 gebildete Tonerpulverbild wird elektrostatisch auf das Kopierpapierblatt 6 übertragen.
Die Art der fotoleitfähigen Schicht 105 sollte vorzugsweise in Abhängigkeit von der Polarität der Spannung des Koronaaufladers 8 gewählt werden. Wenn eine fotoleitfähige Schicht vom N-Typ verwendet wird, ist eine positive angelegte Spannung vorteilhaft, um die Induzierung einer negativen Ladung zu erleichtern. Wenn dagegen eine fotoleitfähige Schicht vom P-Typ verwendet wird, ist eine negative Vorspannung zur besseren Tnduzierung einer positiven Ladung vorzuziehen.
Nach der Übertragung wird das Kopierpapierblatt 6 von der fotoleitfähigen Fläche 105 der Trommel 100 durch die Ablöseklinge 10 abgetrennt und anschließend zur Fixiereinrichtung 11 gefdrdert, wo das Sonerpulverbild, welches auf das Kopierpapierblatt 6 übertragen wurde, auf dem Blatt 6 fixiert wird durch eine Strahlungsheizquelle 11a mit einem Reflektor 11b.
Tonerteilchen, die nach dem Übertragungsvorgang auf der fotoleitfähigen Schicht 105 verblieben sind, werden anschliessend der Reinigungsstation zugeführt, die mit einer Sinrichtung 15 zum Entfernen von überschüssigem Toner versehen ist.
Gemäß Fig. 6 umfaßt diese Einrichtung 15 zum Entfernen von überschüssigem Toner eine Anziehungswalze 500 mit einem elektrisch leitfähigen äußeren Zylinder 502 aus Aluminium od.dgl., der neben der Fotorezeptorfläche 103 angeordnet ist und am Rahmen des Gerätegehäuses T gelagert ist, um in Richtung des eingezeichneten Pfeiles zu rotieren. Die Außenfläche des Zylinders 502 ist mit einem isolierenden Belag 503 aus Polyäthylen, Polycarbonat, Vinylchlorid od. dgl. versehen.
Innerhalb des Zylinders 502 sind eine Anzahl von feststehenden langgestreckten Stabmagneten 501 mit sektorförmigem Querschnitt angeordnet, die mit abwechselnd unterschiedlicher Polorientierung auf einer Achse r befestigt sind.
Innerhalb der Fotorezeptortrommel 100 ist neben der Fotorezeptorfläche 105 gegenüber der Anziehungswalze 500 ortsfest eine Lichtquelle 12 für die Reinigung angeordnet, wobei die leitfähige Schicht 102 der Fotorezeptortrommel 100 geerdet ist.
Wenn eine Ladung mit entgegengesetzter Polarität wie die Tonerteilchen 401 dem äußeren Zylinder 502 der Toneranziehungswalze 500 aufgeprägt wird mittels einer Spannungs quelle 505 und gleichzeitig Lichtstrahlen von der Lichtquelle 12 auf die fotoleitfähige Schicht 103 der Trommel 100 gerichtet werden, wird eine Ladung mit entnegenges tter Polarität wie die Ladung im äußeren Zylinder 502 in den verbleibenden Tonerteilchen 401 auf der fotoleitfähigen Schicht 105 durch diese Schicht 105 hindurch induziert. Somit wirkt eine Coulomb-Kraft zwischen den Tonerteilchen 401 und dem äußeren Zylinder 502. Da auch die Magnetkräfte der feststehenden Magneten 501 auf die Tonerteilchen 401 wirken, werden die auf der Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht 103 verbliebenen Tonerteilchen durch die kombinierte Wirkung der Coulomb-Kraft und der Magnetkraft an die isolierende Schicht 503 auf dem äußeren Zylinder 502 der Toneranziehungswalze 500 angezogen und dadurch von der Trommel entfernt. Die so an die Oberfläche der Walze 500 angezogenen Tonerteilchen 401 werden dann durch einen Schaber 504 aus elektrisch leitfähigem Gummi od.dgl.
abgestreift, der unter der alze 500 im Gleitkontakt mit dieser angeordnet ist. Die Tonerteilchen werden dann von einem Behälter oder Sumpf 506 für das Sntwlcklermaterial aufgefangen, der unter dem Schaber 504 angeordnet ist. Da der Schaber 504 geerdet ist, vird die Ladung auf dem isolierenden belag 503 der Walze 500 ebenfalls entfernt. Zusätzlich kann eine aus leitfähigem Material bestehende, geerdete Bürste 507 oder eine Walze in Gleitkontakt mit dem isolxrenden Belag 503 der Walze 500 hinter dem Schaber 504 angeordnet sein. In diesem Fall braucht der Schaber 504 nicht geerdet zu sein.
Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Einzelheit des Kopiergerätes nach Fig. 5. In diesem Fall ist der bei der Ausführungsform nach Fig. 4 verwendete Koronaauflader 8 durch eine Übertragungswälze 800 ersetzt. Diese umfaßt eine Walze 801 aus elektrisch leitfähigem Material, die mit einer tpannungsquelle verbunden ist und eine isolierende Schicht 802 aus Polyesterfilm od.dgl., die die Umfangsfläche der Walze 801 umgibt. Die Walze 800 ist drehbar unmittelbar unterhalb der Fotorzeptortrommel 100 angeordnet, so daß das Kopierpapierblatt 6 dazwischen durchgeführt wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, eine drehbare Bürste 804 oder Walze aus elektrisch leitfähigem Material vorzusehen, die mit der Spannungsquelle 803 verbunden ist und somit auf gleichem Potential wie die Walze 800 liegt und die in Berührung mit der isolierenden Schicht 802 steht, um die Ladung auf dieser isolierenden Schicht 802 zu löschen.
Auch bei dieser Ausführungsform wird die fotoleitfähige Schicht 109 elektrisch leitfähig gemacht, wenn während der Übertragung Licht von der Lichtquelle 9 durch den transparenten Zylinder 101 auf sie gerichtet wird. Line Ladung wird auf das Kopierpapier durch die Übertragungswalze 800 aufgebracht, während eine Ladung von entgegengesetzter Polarität an der 9.Rückseite der Schicht 103 induziert wird, welche durch die leitfähig gemachte Schicht 103 in die leitfähigen Tonerteilchen 101 injiziert wird. Infolgedessen wirken Coulomb-Kräfte zwischen den leitfähigen Tonerteilchen 401 und dem Kopierpapierblatt 6, so daß das Tonerpulverbild auf der Fotorezeptorschicht 103 elektrostatisch auf das Kopierpapierblatt 6 übertragen wird. Auch in diesem FalMist es vorteilhaft, wenn die Polarität der auf das Kopierpapierblatt 6 aufgebrachten Ladung entsprechend dem Typ des Fotorezeptors gewählt wird, d.h. eine positive Ladung für einen Fotorezeptor vom N-Typ und eine negative Ladung für einen Fotorezeptor vom P-Typ. Wahlweise ist es von Fall zu Fall möglich, auch eine Aufladung mittels Wechselspannung vorzunehmen.
Das Kopierpapierblatt 6, welches anschließend durch die Ablöseklinge 10 von der Fotorezeptorfläche 105 getrennt wird, wird der (nicht dargestellten) Fixiereinrichtung 11 zugeführt, wo das auf das Kopierpapier 6 übertragene Tonerpulverbild auf dem Kopierpapier 6 durch Wärme von einer Heizquelle 11a mit Reflektor 11b (nicht dargestellt) in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4 fixiert wird. Im übrigen ist die ,onstruktion und Funktion des Kopiergerätes nach Fig. 7 die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4.
IJie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, ist es mit dem Kopiergerät gemäß Fig. 4 oder Fig. 7 möglich, elektrofotografisches Kopieren mit leitfähigen Tonerteilchen durchzuführen. 5 ist vorteilhaft, wenn der widerstand bzw. die Leitfähigkeit der Tonerteilchen 401, der Widerstand des Kopierpapiers und die Lauf- oder Abtastgeschwindigkeit der übertragungswalze 800 (bei dem Gerät nach Fig. 7) unter Berücksichtigung der folgenden Kriterien ausgewählt werden.
Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß die nachfolgend genannten Bedingungen sich auf den Fall beziehen, in dem der spezifische Widerstand der fotoleitfähigen Schicht bei Belichtung niedrig is-t im Vergleich zum Widerstand der Tonerteilchen. Wenn dagegen der spezifische Widerstand der fotoleitfähigen Schicht wesentlich höher is-t als der Widerstand der Tonerteilchen, dann muß bei den folgenden Betrachtungen anstelle des Widerstandes der Tonerteilchen der spezifische Widerstand der fotoleitfähigen Schicht eingesetzt werden. In diesem Fall kann jedoch der Mechanismus der Übertragung nicht lediglich nach dem Modell einer Injektion der Ladung in die Tonerteilchen analysiert werden, sondern es ist auch z.B.
eine Übertragung aufgrund der Unterteilung der angelegten Spannung zu berücksichtigen. Es ist deshalb, wie bereits erwähnt, ziemlich schwierig, die bei der Übertragung stattfindenden Vorgänge genau zu definieren.
1. Der Widerstand des Kopierpapiers 6 sollte vorzugsweise größer sein als der Widerstandswert der Tonerteilchen 401, da die Ladung, die in den elektrostatisch übertragenen Tonerteilchen 401 gespeichert ist, nicht sofort neutralisiert wird.
2. Falls der Widerstandswert des Kopierpapiers 6 kleiner ist als der Widerstandswert der Tonerteilchen 401, kann der entsprechende Effekt auch erzielt werden durch Vergrößern der Umlaufgeschwindigkeit einer bbertragungswalze 800 bei der Ausführungsform nach Fig. 7.
Unter Berücksichtigung der obigen Kriterien ist auch eine Übertragung auf einfaches, unbehandeltes Kopierpapier möglich, wenn eine isolierende Schicht 802 auf der Übertragungswalze 800 bei der Ausführungsform nach Fig. 7 vorgesehen ist. Wenn statt der Übertragungswalze 800 ein Koronaauflader 8 gemäß Fig. 4 verwendet wird, muß ein Kopierpapier mit einer isolierenden Schicht verwendet werden. Eine Reihe von Experimenten hat bestätigt, daß die dem Kopierpapier aufzuprägende Ladung entweder durch eine Gleichspannung oder durch eine Wechselspannung von etwa 60 Hz zugeführt werden kann.
Statt einer Entfernung der überschüssigen Tonerteilchen 401 von der Fotorezeptorschicht 103 durch gemeinsame Anwendung von Coulomb-Kräften und Magnetkräften, wie bei den Ausführungsformen nach Fig. 4 und 7, können diese Teilchen 401 auch allein durch Magnetkräfte entfernt werden. In diesem Fall sollte die Toneranzielaungswalze 500 durch eine ähnliche Walze ohne isolierenden Belag 503 ersetzt werden, wobei der äußere Zylinder 502 feststeht und die blagneten 501 rotieren.
Bei dieser geänderten Ausführungsform ist die elektrische Spannungsquelle nicht erforderlich, jedoch ist es vorteilhaft, durch Belichten der fotoleitfähigen Schicht 105 mit der Lichtquelle 12 verbliebene Ladungen in den leitfähigen Tonerteilchen 401 zu entfernen, um eine möglichst vollständige Entfernung der Tonerteilchen 401 durch die Nagnetkräfte allein zu ermöglichen, da die auf der fotoleitfähigen Nicht 103 verbleibenden Tonerteilchen 401 allgemein noch eine kleine Restladung tragen.
Es is-t darauf hinzuweisen, daß die bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4 und 7 innerhalb der Fotorezeptortrommel 100 angeordneten Lichtquellen 9 und 12 auch an der Außenseite der Trommel 100 angeordnet sein können. In diesem Fall braucht die Fotorezeptortrommel keinen lichtdurchlässigen Zylinder 101 aufzuweisen.
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist es durch die Erfindung möglich, elektrofotografisches Kopieren mit Übertragung eines Tonerpulverbildes aus elektrisch leitfähigen Tonerteilchen, d. h. mit Ein-Komponenten-Entwickler, durchzuführen. Hierdurch wird nicht nur das Verfahren materialsparend durchgeführt ohne Verbrauch von Irägermaterial, wie bei dem Zwei-Komponenten-E.ntwicklermaterial, sondern das Gerät kann auch kompakter gebaut werden, da keinerlei A.ührvorrichtung od. d£l benötigt wird.
Da die leitfähigeii Tonerteilchen an den das Ladungsbild tragenden Bereichen entsprechend dem Gleichgewicht zwischen Coulomb-Kräften und lviagnetkräften haften, werden alle Bereiche des Ladungsbildes, deren Potential kleiner ist als ein vorgegebener Wert, nicht entwickelt. jqan erhält deshalb Kopien mit hohem Kontrast und praktisch ohne Untergrundschwärzung.
Ferner ist es möglich, die Empfindlichkeit der Entwicklung, den Kontrast und die Bildpolarität (d.h. Positiv- oder Negativentwicklung) lediglicn durch Verändern der Größe der während der Entwicklung angelegten spannung zu beeinflussen.
Aufgrund der Tatsache, daß die Aufladespannung für die fotoleitfähige Schicht weniger als 300 Volt beträgt, also wesentlich niedriger ist als bei den üblichen Kopiergeräten, und daß die Adhäsion von Trägerteilchen an verschiedenen Teilen des Gerätes vermieden wird und auch keine Bürsten zum Entfernen überschüssiger Tonerteilchen verwendet werden, ergibt sich ne wesentlich verbesserte Lebensdauer des Fotorezeptors.
Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführungsformen sind im Rahmen der Erfindung möglich.

Claims

t; a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zum Übertragen eines Tonerpulverbildes aus elektrisch leitfähigen Tonerteilchen von einer Fotorezeptorfläche auf ein Ubertragungsmaterial in einem elektrofotografischen Kopiergerät mit Tonerbildübertragung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man die fotoleitfähige Schicht der Fotorezeptorfläche mittels einer nahebei angeordneten Lichtquelle belichtet und dadurch leitfähig macht und zwischen dem Übertragungsmaterial und der fotoleitfähigen Schicht mittels einer Spannungsquelle eine spannung anlegt derart, daß dem Übertragungsmaterial eine Ladung aufgeprägt und in dem Fotorezeptor eine Ladung von entgegengesetzter Polarität induziert wird, die dann durch die leitfähig gemachte fotoleitfähige Schicht in die leitfähigen Tonerteilchen wandert, wodurch Coulomb-Kräfte auf die leitfähigen Tonerteilchen durch die Ladung im Ubertragungsmaterial und die Ladung in der fotoleitfähigen Schicht ausgeübt werden und die Tonerteilchen elektrostatisch auf das Übertragungsmaterial übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das elektrisch leitfähige Tonerpulver aus feinen Teilchen aus magnetisierbarem Material besteht, die mit Harz und Kohlenstoff überzogen sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Spannung derart angelegt wird, daß eine negative Ladung im Übertragungsmaterial und eine positive Ladung im Fotorezeptor induziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Spannung derart angelegt wird, daß eine positive Ladung im Übertragungsmaterial und eine negative Ladung im Fotorezeptor induziert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein Fotorezeptor vom N-Typ verwendet und die Spannung so angelegt wird, daß der Fotorezeptor negative oarität hat.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein Fotorezeptor vom P-T verwendet und die Spannung so angelegt wird, daß der Fotorezeptor positive Polarität hat.

7. Tonerbildübertragungseinrichtung in einem Kopiergerät mit einem Fotorezeptor mit fotoleitfähiger Schicht, die längs eines vorgegebenen Weges bewegbar ist, zum Übertragen eines auf der fotoleitfähigen Schicht befindlichen Tonerbildes aus elektrisch leitfähigen Tonerteilchen, welches durch Entwikkeln eines in der fotoleitfähigen Schicht durch Belichtung gebildeten elektrostatischen Ladungsbildes erzeugt wurde, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß neben dem Fotorezeptor (100) eine Lichtquelle (9) zum Leitfähigmachen der fotoleitfähigen Schicht (103) angeordnet ist und daß eine Einrichtung (8; 801, 805) zum Erzeugen einer elektrischen Spannung zwischen einem öbertragungsmaterial (6) und dem Fotorezeptor (ion) vorgesehen ist.

Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Lichtquelle (9) die fotoleitfähige Schicht (103) von der dem Übertragungsmaterial (6) abgewandten Rückseite her belichtet.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtung zum Anbringen einer Spannung aus einem Koronaauflader (8) besteht, der der fotoleitfähigen Schicht (103) gegenüber angeordnet ist, wobei das Übertragungsmaterial (6) dazwischen angeordnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtunge zum Anlgen einer Spannung aus einer elektrisch leitfähigen Walze (801) besteht, die drehbar an der Rückseite des Übertragungsmaterials (6) anliegt und an eine Scpannungsquelle (803) angesdhlossen ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die elektrisch leitfähige Walze (801) an der Außenseite mit einem elektrisch isolierenden Belag (105) versehen ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein elektrisch leitfähiges Element 5 (804), das auf gleichem pannungspotential wie die leitfähige Walze (801) liegt, in Kontakt mit der Äußenscite des isolierenden Belages(802) angeordnet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Wtiderstandswert der elektrisch leitfähige Tonerteilchen 104 # beträgt bei einer an die elektrisch leitfähige Walze angelegten Spannung von 300 Volt, und daß das Übertragungsmaterial einen W-iderstandswert von 108 # pro Flächeneinheit aufweist, wobei die leitfähige Walze eine Umfangsgeschwindigkeit von 2 cm/sec hat und die Lichtquelle den Fotorezeptor von der Rückseite her belichtet.

14. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Widerstandswert der elektrisch leitfähigen Tonerteilchen 104 104 # beträgt bei einer an die elektrisch leitfähige Walze angelegten Spannung von 300 Volt und daß das Übertragungsmaterial einen Widerstandswert im Bereich von 10³ bis 104 # pro Flächeneinheit hat, wobei die leitfähige Walze mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 100 cm/sec läuft und die Lichtquelle den Fotorezeptor von der Rückseite her belichtet.

15. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Widerstandswert der elektrisch leitfähigen Tonerteilchen 107 ß beträgt bei einer vom Koronaauflader (3) erzeugten Spannung von -6000 Volt und daß das übertragungsmaterial zur Erzeugung eines Xitiderstandsmrertes bis zu 1010 # bei einem elektrischen Feld von 100 Volt eine Beschichtung aus einem Copolymer von Vinylchlorid und Vinylacetat im Verhältnis von 1:1 mit durch das Vinylacetat eingestellter Viskosität aufweist, wobei die Durchlaufgeschwindigkeit durch den Koronaauflader etwa 2 cm/sec beträgt und die Lichtquelle den totorezeptor von der Rückseite her belichtet.

16. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Widerstandswert der elektrisch leitfähigen Tonerteilchen etwa 107Q beträgt bei einer mittels des Koronaaufladers (8) erzeugten Spannung von etwa -5000 Volt, wobei das Ubertragungsmaterial zur Erzielung eines Widerstandes bis zu etwa 108 a in einem elektrischen Feld von 100 Volt eine Beschichtung aus einem Copolymer von Vinylchlorid und Vinylacetat im Verhältnis von 1:1 mit durch das Vinylacetat eingestellter Viskosität aufweist, wobei die Durchlaufgeschwindigkeit durch den Koronaauflader etwa 100 cm/sec beträgt und die Lichtquelle den Fotorezeptor von der Rückseite her belichtet.

17. Elektrofotografisches Kopiergerät mit Tonerbildübertragung, mit einer oben am Gerät horizontal angeordneten transparenten Plattform zum Auflegen der Kopiervorlage, einer Fotorezeptortrommel mit äußerer fotoleitfähiger Schicht, die drehbar unterhalb der Plattform gelagert und dadurch an einer Anzahl von Stationen vorbeibewegbar ist, nämlich einer Aufladestation zum Aufladen der fotoleitfähigen Schicht, einer Belichtungsstation zum Belichten der fotoleitfähigen Schicht mit einer Abbildung der Vorlage mittels einer Lichtquelle und eines optischen Systems zum Ausbilden eines der Vorlage entsprechenden elektrostatischen Ladungsbildes, einer Entwicklungsstation zum Entwickeln des Ladungsbildes in ein sichtbares Tonerpulverbild, einer Ubertragungsstation zum uebertragen des Tonerpulverbildes auf ein Übertragungsmaterial, einer Ablösestation zum Trennen des Ubertragungsmaterials von der fotoleitfähigen Schicht, und einer Reinigungsstation zum Entfernen überschüssiger Tonerteilchen von der fotoleitfähigen Schicht, sowie ferner mit einer Einrichtung zum Zuführen des Übertragungsmaterials zur Übertragungsstation, einer Einrichtung zum Fixieren des Tonerpulverbildes auf dem Übertragungsmaterial und einer Einrichtung zum Herausführen des Übertragungsmaterials aus dem Kopiergerät nach dem Fixieren, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Entwicklungsstation eine Einrichtung zum Zuführen elektrisch leitfähiger Tonerteilchen vorgesehen ist, die mit einer einstellbaren Ladung versehen werden und durch IvIagnetkräfte eine bürstenartige Anordnung einnehmen, daß in der Übertragungsstation eine erste Lichtquelle (9) zum Belichten und Leitfähigmachen der fotoleitfähigen Schicht (103) sowie eine Einrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem Übertragungsmaterial (6) und der fotoleitfähigen Schicht (.103) vorgesehen ist, und daß in der Elelnigungsstation zum Entfernen der überschüssigen Tonerteilchen von der fotoleitfähigen Schicht (103) eine zweite Lichtquelle (12) zum Belichten der fotoleitfähigen Schicht (103) sowie eine neben der fotoleitfähigen Schicht angeordnete Einrichtung (500) zum Anziehen der Tonerteilchen vorgesehen sind.

18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Fotorezeptortrommel (100) einen lichtdurchlässigen Glaszylinder (101), eine an dessen Außenumfangsfläche angebrachte elektrisch leitfähige Unterlage (102) und eine darüber angeordnete fotoleitfähige Schicht (103) aufweist.

19. Gerät nach Anspruch 17., dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß in der Entwicklungsstation eine magnetische Walze vorgesehen ist mit einem feststehenden, elektrisch leitfähigen äußeren Zylinder (4a), der neben der fotoleitfähigen Schicht (103) der Fotorezeptortrommel (100) angeordnet ist, und einer Anzahl von innerhalb des Zylinders (4a) angeordneten Magneten (403), die mit abwechselnd unterschiedlicher Polorientierung auf einer drehbaren Welle (s) befezeigt sind, wobei ferner ein Tank (402) zum Zuführen der elektrisch leitfähigen Tonerteilchen zu dem äußeren Zylinder (404) und eine Wanne (405) zum Auffangen der Tonerteilchen vorgesehen sind.

20. Gerät nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtung zum Anlegen der Spannung in der Ütertragungsstation aus einem Koronaauflader (8) besteht, der gegenüber und unterhalb der fotoleitfähigen Schicht (105) der Fotorezeptortrommel (100) angeordnet ist, wobei sich das Übertragungsmaterial (8) dazwischen befindet.

21. Gerät nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n -s z e i c h n e t , daß die Einrichtung zum Anlegen der pannung in der Übertragungsstation aus einer elektrisch leitfähigen Walze (801) besteht, die drehbar an der Rückseite des Übertragungsmaterials (6) anliegt und an eine Spannungsquelle (805) angeschlossen ist.

22. Gerät nach Anspruch 21, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die elektrisch leitfähige Walze(801) an ihrer äußeren Umfangsfläche mit einem Belag aus elektrisch isolierendem Material versehen ist.

25. Gerät nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Übertragungsmaterial (6) auf einer Seite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen ist zum Erhöhen des elektrischen Widerstandes des Ubertragungsmaterials, und daß die Spannung zwischen der fotoleitfähigen - Schicht und dem Übertragungsmaterial über die isolierende Schicht angelegt wird.

24. Gerät nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtung zum Anziehen der überschüssigen Tonerteilchen eine Anziehungswalze aufweist mit einem elektrisch leitfähigen äußeren Zylinder (502), der drehbar neben der fotoleitfähigen Schicht (103) angeordnet, an seiner Außenfläche mit einem elektrisch isolierenden Belag (503) versehen und an eine Spannungsquelle (505) angeschlossen ist und mit einer Anzahl von in dem Zylinder angeordneten Magneten t01), die mit abwechselnd unterschiedlicher Polorientierung an einer feststehenden Achse befestigt sind, und daß ferner ein Abstreifer (504) aus elektrisch leitfähigem Material, der mit Gleitkontakt an dem isolierenden Belag (505) des Zylinders (502) anliegt, um die Tonerteilchen abzustreifen, sowie ein Sumpf (504) zum Auffangen der Tonerteilchen vorgesehen sind, wobei der Abstreifer (504) geerdet ist.

25. Gerät nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtung zum Anziehen der überschüssigen Tonerteilchen eine Toneranziehungswalze aufweist, mit einem elektrisch leitfähigen äußeren Zylinder , der ortsfest neben der fotoleitfähigen Schicht angeordnet ist, und einer Anzahl von in dem Zylinder angeordneten Magneten, die mit abwechselnd unterschiedlicher Polorientiqrung auf einer drehbaren Welle befestigt sind, wobei ferner ein elektrisch leitfähiger, geerdeter Abstreifer, der mit Gleitkontakt an der Außenfläche des Zylinders anliegt, um die Tonerteilchen abzustreifen, und ein Sumpf zum Auffangen der Tonerteilchen vorgesehen sind.