DE2947972A1

DE2947972A1 - Einrichtung zum entwickeln latenter elektrostatischer ladungsbilder

Info

Publication number: DE2947972A1
Application number: DE19792947972
Authority: DE
Inventors: Manfred R Kuehnle
Original assignee: Coulter Systems Corp
Current assignee: Coulter Systems Corp
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1980-06-12
Also published as: JPS5576363A; US4259005A; FR2443091B1; GB2036605A; ATA759279A; DE2947972C2; AU526618B2; AU5338079A; MX147854A; FR2443091A1; ES486513A1; GB2036605B; CA1142745A; NL7908695A; IL58833A0; SE7909886L; DK511079A; BE880347A; IT1120133B; IL58833A

Description

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München, den 26. Nov. 1979/M Unser Aktenz.: 181 - Pat. 50

Coulter Systems Corporation, 35 Wiggins Avenue, Bedford, Massachusetts 0173Π, Vereinigte Staaten von Amerika

Einrichtung zum Entwickeln latenter elektrostatischer Ladungsbilder

Die Erfindung berieht sich auf eine Einrichtung zum Entwickeln latenter elektrostatischer Ladungsbilder, die sich auf der bildj-

i tragenden Oberfläche eines an der Einrichtung vorbeibewegten ;

elektrophotographiBchen Bandes bef inden^ unter Verwendung von ■ flüssigem Toner. Der Weg des elektrophotographischen Bandes ist! dabei insbesondere wenigstens auf einem Abschnitt boqenförmig gekrümmt.

In der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen soll der Ausdruck "elektrophotographisches Rand" einen Aufzeichnungsträger in Gestalt eines endlosen Randes oder einer Bandschleife bezeichnen, welche mindestens zu einem Teil elektroohotographlsche Eigenschaften besitzt. Das endlose Rand öler die Band-

i schleife kann die Gestalt eines mit einen Photoleiterbelag ver-j

sehenen leitfdhigen Substrates haben. !

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Die Erzeugung und Entwicklung eines Bildes auf der Oberfläche eines photoleitfähigen Aufzeichnungsträgers durch elektrophotographische Maßnahmen ist auf dieses Gebiete der Technik bekannt. Es wird la wesentlichen in der Weise verfahren, daß zunächst auf die Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers eine gleichförmige elektrostatische Ladung aufgebracht wird, die aufgeladene Oberfläche dann «it einer bestimmten Lichtverteilung belichtet wird, so daß ein latentes elektrostatisches Bild entsteht, worauf das elektrostatische Ladungsbild entwickelt wird, indem auf die Oberfläche feinnverteiltes elektroskopisches Material aufgebracht wird, welches als Toner bezeichnet wird. Der Toner wird von denjenigen Flächenbereichen der Oberfläche angezogen, welche eine elektrostatische Ladung behalten haben, so daß ein tonerentwickeltes Bild entsteht. Das Tonerbild kann entweder auf der Oberfläche des photoleitenden Belages fixiert werden, was durch Bestrahlungslampen oder in anderer Heise geschehen kann oder das Bild wird auf einen weiteren Träger, etwa auf Papier übertragen und dann erforderlichenfalls fixiert.

Bei einigen bekannten elektrophotographisehen Kopiemaschinen hat der photoleitfähige Aufzeichnungsträger die Form einer Trommel, welche sich gleichmäßig an einer Reihe von Behandlungsstationen vorbeidreht. Für das Kopieren mit hoher Geschwindigkeit hat es sich jedoch gezeigt, daß die photoleitfähige Fläche zum Zeitpunkt der Belichtung flachliegen muß,um das zu kopierende Original genau fokussieren zu können. Es ist daher von Vorteil, einen photoleitfähigen Aufzeichnungsträger in Gestalt eines endlosen Bandes oder einer Bandschleife einzusetzen, welcher zur Erzeugung seines Umlaufes über mindestens zwei Walzen oder Rollen gelegt ist.

Unabhängig von der Ausbildung des photoleitfähigen Aufzeichnungsträgers als Trommel oder als über Walzen oder Rollen gelegte Bandschleife kann das auf dem Aufzeichnungsträger erzeugte latente elektrostatische Bild nach einer Reihe an

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sich bekannter Entwicklungsverfahren zu einem sichtbaren Bild entwickelt werden. So kann die Entwicklung mittels einer Tonerkaskade, nach dem Magnetbürstenverfahren oder unter Verwendung von flüssigem Toner durchgeführt werden. Bei der Verwendung von flüssigem Toner wird eine Dispersion elektroskopischer Partikel in einer isolierenden Flüssigkeit eingesetzt und das elektrostatische Ladungsbild wird dadurch entwickelt, daß sich Partikel aus der Flüssigkeit auf die photoleitfähige Oberfläche absetzen. Bei dieser Art der Entwicklung kommt die partikelhaltige Flüssigkeit sowohl mit den geladenen als auch mit den ungeladenen Bereichen der photoleitfähigen Oberfläche in Berührung. Unter dem Einfluß des elektrischen Feldes, welches durch das latente elektrostatische Ladungsbild erzeugt wird, wandern die in der Dispersion befindlichen Partikel auf die geladenen Bereiche der Oberfläche hin und werden von der Isolierflüssigkeit ausgeschieden. Die elektrophoretische Wanderung der geladenen Partikel führt zu einer Ablagerung dieser Partikel auf der das zu entwickelnde Bild tragengen Oberfläche entsprechend dem Bildmuster. Diese Art der Entwicklung wurde bisher so durchgeführt, daß die bildtragende Oberfläche mit flüssigem Entwickler oder Toner überschwemmt wurde, indem die bildtragende Oberfläche in ein Entwicklerbad oder Tonerbad eingetaucht wurde oder indem die Tonerflüssigkeit auf der glatten Oberfläche einer Walze dargeboten wurde und die Walze gegen die bildtragende Oberfläche geführt wurde. In Verbindungen mit den verschiedenen Entwicklungstechniken ist es auch bekannt, daß die Entwicklung verbessert wird, insbesonder« wenn Bilder mit großen, dichten Bildbereichen entwickelt werden müssen, wenn eine sogenannte Entwicklerelektrode zur Wirkung gebracht wird.

In der US-Patentschrift 4 025 339 ist ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial beschrieben, mittels welchem eine Bildqualität und eine Grautonskala erzielbar ist, welche genau so gut wie, wenn nicht besser als, diejenigen Werte

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sind, welche mit üblichen photographischen Techniken erreicht werden. Das Aufzeichnungsmaterial enthält einen anorganischen Belag aus mikrokristallinem Material, welcher auf ein Substrat mit zumindest leitfähiger Oberfläche aufgebracht ist. Der anorganische Belag kann eine Schicht von etwa 2000 A bis zwei Mikron Stärke aus im Hochfrequenzfeld aufgesputtertem Cadmiumsulfid enthalten. Das zumindest oberflächlig leitende Substrat kann eine Schicht von etwa 500 A Stärke aus Zinnindiumoxid auf einer Folie eines stabilen Polyesterkunststoffes in einer Stärke von etwa fünf Mikron aufweisen. Ein auf diesem Aufzeichnungsmaterial erzeugtes latentes elektrostatisches Bild kann unter Verwendung von flüssigem Toner entwickelt werden.

Um nun die außerordentlich hochwertigen Eigenschaften des zuvor erwähnten elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials ausnützen zu können, insbesondere für rasch arbeitende Kopiergeräte, muß ein einfaches und doch wirkungsvolles Entwicklungsverfahren zum Entwickeln des latenten elektrostatischen Bildes unter Verwendung von flüssigem Toner zur Verfügung stehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demgemäß die Schaffung einer einfachen, mit hoher Geschwindigkeit störungsfrei arbeitenden Flüssigtoner-Entwicklungseinrichtung für latente elektrostatische Bilder.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine Einrichtung zum Entwickeln latenter elektrostatischer Ladungsbilder, die sich auf der bildtragenden Oberfläche eines an der Einrichtung vorbeigeführten elektrophotographischen Bandes befinden, unter Verwendung von flüssigem Toner, gekennzeichent durch einen langgestreckten Behälter zur Aufnahme einer bestimmten Tonermenge, in dessen oberer Wand eine in Längsrichtung verlaufende Schlitzöffnung gebildet ist, wobei zumindest ein Teil der nach außen weisenden Fläche der genannten oberen Hand

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aus Leitermaterial besteht, und durch eine im Rehälter drehbar gelagerte Zuführungswalze, welche so bemessen und angeordnet ist, daß sie einerseits mit dem flüssigem Toner im Behälter in Kontakt ist und andererseits im Bereich der Schlitzöffnung längs dieser teilweise aus dem Behälter hervorsteht, so daß oberhalb der oberen Behälterwand ein Spalt zwischen der Zuführungswalze und der bildtragenden Oberfläche des elektrophotographischen Bandes entsteht, in welchen hinein vom Behälterinneren Toner gefördert wird.

Weitere Ausgestaltungen einer solcher Einrichtung sind Gegenstand der anliegenden Ansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne den Wortlaut an dieser Stelle zu wiederholen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbespiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeichnete schematische Seitenansicht eines elektrophotographischen Gerätes mit einer Entwicklungseinrichtung der vorliegend angegebenen Art und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des

Behälterteiles der Entwicklungseinrichtung gemäß Figur 1.

In Figur 1 ist ein schematisch dargestelltes elektrophotographisches Kopiergerät allgemein mit 11 bezeichnet. Es sei bemerkt, daß die spezielle Art eines elektrophotographischen Kopiergerätes im Zuge der nachfolgenden Beschreibung nur zum Zwecke der Erläuterung behandelt wird und nicht im Sinne einer Beschränkung der hier angegebenen, grundsätzlichen Gedanken bezüglich der Entwicklungseinrichtung zu verstehen ist.

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Das Gerät 11 enthält eine elektrophotographxsche Bandschleife 13, welche über Walzen oder Rollen 15 und 17 gelegt ist, wobei die Rolle 15 angetrieben ist und mechanisch über eine Triebverbindung 19 mit einem Antriebsmotor 21 gekuppelt ist. Die Antriebsrolle 15 läßt die Bandschleife 13 in Richtung der Pfeile umlaufen, so daß die nach außen weisende, photoleitende Oberfläche der Bandschleife 13 aufeinanderfolgend durch eine Reihe von Behandlungsstationen geführt wird.

Die genannten Behandlungsstationen weisen eine Aufladunqsstation 23 auf, in der eine gleichförmige elektrostatische Ladung auf die photoleitende Oberfläche der Bandschleife 13 aufgebracht wird. Es schließt sich dann eine Belichtungsstation 25 an, in welcher eine Lichtverteilung entsprechend der herzustellenden Kopie auf die photoleitende Oberfläche aufprojeziert wird, so daß ein latentes elektrostatisches Ladungsbild entsteht. Hierauf folgt die Entwicklungsstation 27, in der das latente, elektrostatische Ladungsbild entwickelt oder sichtbar wird. Schließlich ist eine Hbertragunqsstation 29 vorgesehen, in der das entwickelte Bild von der Bandschleife 13 auf einen sekundären Träger, etwa ein Blatt Papier übertragen wird.

Die Entwicklungsstation 27 enthält die Entwicklungseinrichtung 31 der hier angegebenen Konstruktion.

Die Entwicklungseinrichtung 31 weist einen langgestreckten Behälter 33 auf, der so angeordnet ist, daß er sich quer zur Laufrichtung der Bandschleife 13 erstreckt, wobei die Abmessungen so gewählt sind, daß der Behälter die Breite der Bandschleife 13 überspannt.

Der Behälter 33, welcher in Fig. 2 perspektivisch dargestellt ist, besteht aus einem formstabilen Material und enthält eine Bodenwand 35, zwei Seitenwände 36 und 37, eine frontseitiqe

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Wand 39, eine Rückwand 41 und eine obere Wand 43. Die front seitige Wand 39 kann mindestens teilweise aus durchscheinen dem oder durchsichtigem Werkstoff bestehen, etwa aus Glas oder aus einem durchsichtigen Kunststoff, so daß eine Sichtanzeige der Füllhöhe der im Behälter 33 befindlichen Flüssig keit gegeben ist. Die obere Wand 43 besitzt eine konkav ausge rundete mittlere Ausnehmung und in dieser einen sich in Längsrichtung erstreckenden, mittig angeordneten Schlitz 45. Ein PaJr konkav gekrümmter metallischer Platten 47 ist auf der Oberseite der oberen Wand 43 in geeigneten Ausnehmungen angeordnet, so daß die metallischen Platten mit der Oberfläche der oberen Wand 43 fluchten. Die Platten 47 dienen als Entwicklerelektroden. Der Krümmungsradius der Oberfläche der oberen Wand 43 entspricht dem Radius der Walze oder Rolle 15. In dem Behälter 33 ist eine bestimmte Menge flüssigen Toners 40 vorgesehen. Eine Zuführungswalze 51 ist in dem Behälter 33 drehbar gelagert und so angeordnet, daß sie etwas über rlen Schlitz 45 hervorsteht, wie aus Figur 1 ersichtlich ist. Die Zuführungswalze 51 ist über eine Triebverbindung 53 mit der Antriebsrolle oder Walze 15 gekuppelt und läuft in Pfeilrichtung um. Der Behälter 33 hat solche Abmessungen und solche Form, daß der Abstand zwischen der bogenförmig gekrümmten Oberfläche der oberen Wand 43 einerseits und der bildtragenden Oberfläche bzw. der nach unten weisenden Fläche der Bandschleife 13 im Bereich der Rolle 15 andererseits annähernd 0,1 mm bis 0,15 mm beträgt. Die Zuführungswalze 51 ist so in dem Behälter 33 angeordnet, daß ihr Scheitel annähernd fünf Mikron bis 10 Mikron von der bildtragenden Fläche oder der Unterseite der Bandschleife 13 im Bereich ihres um die Rolle 15 gelegten Abschnittes entfernt ist. Flüssiger Toner 49 wird über eine in der oberen Wand 43 des Behälters 33 befindliche öffnung in den Behälter eingefüllt. Die öffnung ist mit einem abnehmbaren Deckel 53 verschlossen.

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Der Behälter 33 kann ferner ein eingetauchtes Rührwerk oder eine Rührvorrichtung zum Aufrühren des Toners aufweisen, so daß die Tonerpartikel in der TonerflUssigkeit dispergiert bleiben und sich nicht am Boden absetzen. Die Rühreinrichtung ist in der Zeichnung nicht gezeigt.

Im Betrieb benetzt der flüssige Toner 49 den Umfang der Zuführungswalze 51, während diese beim Antrieb der Antriebswalze oder Antriebsrolle 15 innerhalb des Behälters 33 ebenfalls umläuft. Hat der flüssige Toner den Scheitel der Zuführungswalze 51 erreicht, so werden die im Toner suspendierten Partikel elektrisch von den aufgeladenen Bereichen der bildtragenden Oberfläche der Bandschleife 13 angezogen. Eine Toner- Vorspannung, welche größenordnungsmänig minus 15 Volt betragen kann, kann mittels nicht dargestellter Einrichtungen zwischen die Entwicklerelektrode und die Bandschleife 13 angelegt werden, um einen Transport der Tonerpartikel aus dem flüssigen "oner 40 zu dem latenten Ladungsbild der Bandschleife 13 zu unterstützen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Zuführungswalze 51 keinen unmittelbaren körperlichen Kontakt zu der Bandschleife 13 besitzt.

überschüssige Tonerflüssigkeit 40, welche nach dem Durchgang der Bandschleife 13 an der Zuführungswalze 51 vorbei an der Bandschleife verbleibt, sickert entweder über den bogenförmigen Spalt 55 zwischen der Bandschleife 13 und der Entwicklerelektrode 47 oder durch die Öffnungen 57 in der oberen Wand des Behälters in letzteren zurück oder kann durch entsprechend angeordnete Reinigungswalzen abgeführt werden.

Um eine Nebelbildung auf der bildtragenden Oberfläche der Bandschleife 13 zu verhindern, wird diese Oberfläche vorzugsweise durch eine Benetzungsstation 50 geführt, welche

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zwischen der Belj.ch£ungsstation 25 und der Entwicklungsstation 27 gelegen ist und in welcher eine Vorbenetzung der Oberfläche mit klarer, isolierender Flüssigkeit, nämlich der Tonerflüssigkeit ohne Tonerpartikel, erfolgt.

Während vorstehend die Erfindung im Zusammenhang mit der Entwicklung eines latenten elektrostatischen Ladungsbildes auf einem über Rollen oder Walzen geführten elektrophotographischen Band beschrieben worden ist, kann die hier vorgeschlagene Entwicklungsmaßnahme auch zur Entwicklung latenter elektrostatischer Ladungsbilder auf elektrophotographischen Aufzeichnungsträgern in Trommelform angewendet werden. Auch ist die Anwendbarkeit der hier angegebenen Einrichtung nicht von der Art und Weise der Entstehung des zu entwickelnden latenten elektrostatischen Ladungsbildes abhängig, so daß dieses auch in anderer Weise als durch Aufladung und nachfolgende Belichtung usw. gebildet sein kann.

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Claims

Patentansprüche 2 <j H / Q I £

1. Einrichtung zum Entwickeln latenter elektrostatischer Ladungsbilder, die sich auf der bildtragenden Oberfläche eines an der Einrichtung vorbeigeführten elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers, insbesondere Randes, befinden, unter Verwendung flüssigen Toners, gekennzeichnet durch einen langgestreckten Behälter (33) zur Aufnahme einer bestimmten Tonermenge (49), in dessen oberer Wand (43) eine in Längsrichtung verlaufende Schlitzöffnung (45) gebildet ist, wobei zumindest ein Teil (47) der nach außen weisenden Oberfläche aus Leitermaterial besteht, und durch eine im Behälter drehbar gelagerte Zuführungswalze (51), welche so bemessen und angeordnet ist, daß sie einerseits mit dem flüssigen Toner im Rehälter in Kontakt ist und andererseits im Bereich der Schlitzüffnung längs dieser teilweise aus dem Rehälter hervorsteht, so daß oberhalb der oberen Behälterwand ein Spalt zwischen der Zuführungswalze und der bildtragenden Oberfläche des elektrophotoqraphischen Aufzeichnungsträgers, insbesondere Bandes (13) entsteht, in welchen hinein vom Rehälterinneren Toner gefördert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Behälterwand (43) einen vertieften Bereich aufweist und daß sich die fichlitzöffnung längs des Grundes dieses vertieften Bereiches erstreckt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontwand (39) des Behälters (33) mindestens teilweise transparent ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der oberen Wand (43) eine Füllöffnung oder Zugangsöffnung für den Behälter (33) vorgesehen· ist.

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5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher der elektrophotographische Aufzeichnungsträger im Rereich der Einrichtung auf einem bogenförmigen Weg geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wand (43) des Behälters (33) konzentrisch zu dem bogenförmigen Weg des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers in geringem Abstand zu diesem verläuft und daß die Zuführungwalze (51) im Betrieb geringen Abstand von der bildtragenden Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers hat, diesen jedoch nicht berührt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch qej kennzeichnet, daß die obere Wand (43) des Behälters (33)

einen hohlzylindrisch-rinnenförmigen ^meil aufweist, welcher bereichsweise die aus Leitermaterial (47) bestehenden Teile enthält, daß der Krümmungsradius des rinnenförmigen Teils der oberen Behälterwand im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius des bogenförmigen Weges des elektrophotoqraphischen Aufzeichnungsträgers in diesem Bereich ist, daß die Schlitzöffnung sich in dem hohlzylindrisch-rinnenförmigen Teil der oberen Behälterwand befindet und daß die Achse der Zuführungswalze (51) parallel zu einer Mantellinie des vertieften Bereiches der oberen Behälterwand verläuft.

7. Einrichtung nach einem eier Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Benetzungsstation (50) vorgesehen ist, welche eine klare Isolierflüssigkeit auf die bildtragende Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers, insbesondere des Bandes, aufbringt, bevor dieser bzw. dieses in den mit der Suführungswalze (51) gebildeten Spalt einläuft, so daß eine vorbenetzung des elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers, inbesondere Bandes, stattfindet.

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