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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung zielt auch auf die Schaffung einer Einrichtung zur
Durchführung eines derartigen Verfahrens zur Übertragung eines Tonerbildes.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung soll sich durch exaktes und sicheres
Arbeiten bei einfacherKonstruktion und niedrigen Kosten auszeichnen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein mit einer derartigen u bertragungseinri
chtung versehenes elektrofotografisches Kopiergerät.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
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Fig. 1a veranschaulichen in schematischen Darstellungen bis ic das
erfindungsgemäße Verfahren zum Übertragen von leitfähigen Tonerteilchen.
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Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Übertragungseinrichtung
mit einer Elektrodenwalze zur Durchführung des Verfahrens gemäß Fig. Ia bis Ic.
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Fig. 3 zeigt schematisch eine Übertragungseinrichtung mit einem Koronaladegerät
zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. la bis ic.
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Fig. 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein elektrofotografisches
Kopiergerät mit der tibertragungseinrichtung gemäß Fig. 3.
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Fig. 5 zeigt in größerem Naß stab einen schematischen Schnitt der
Entwicklereinrichtung des Kopiergerätes gemäß Fig. 4.
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Fig. 6 zeigt ebenfalls im Schnitt in größerem Maßstab die Einrichtung
zum Entfernen überschussigen Tonerpulvers bei dem Gerät gemäß Fig. 4.
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Fig. 7 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 4 eine geänderte Ausführungsform
der Übertragungseinrichtung.
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In allen Zeichnungen sind gleiche oder einander entsprechende Teile
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Mit einer Übertragungseinrichtung entsprechend Fig. 2 wurden Experimente
unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt, wie aus den folgenden Beispielen ersichtlich.
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Beispiel l Ein Übertragungswirkungsgrad von 95 ,6S wurde erhalten,
wenn die elektrostatische Übertragung unter den folgenden Bedingungen durchgeführt
wurde.
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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).
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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.
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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.
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Weitere Steigerung der Vor spannung über diesen Wert ergab keine weitere
Verbesserung.
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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.
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Ferner wurde bei Beispiel II ermittelt, daß bei Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit
der Elektrodenwalze V auf 100 cm/ sec der Ubertragungswirkungsgrad merklich verbessert
wurde.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Mit der Einrichtung gemäß Fig. 2 wurde eine weitere Reihe von Experimenten
entsprechend den folgenden Beispielen durchgeführt.
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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.
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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 %.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführungsformen
sind im Rahmen der Erfindung möglich.