DE3779491T2

DE3779491T2 - Fluessigentwicklungssystem.

Info

Publication number: DE3779491T2
Application number: DE8787304205T
Authority: DE
Inventors: George C Hartmann
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1986-05-16
Filing date: 1987-05-12
Publication date: 1993-01-28
Anticipated expiration: 2007-05-13
Also published as: DE3779491D1; EP0246066A3; EP0246066A2; EP0246066B1; US4707112A; JPH0652451B2; JPS62278584A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine elektrofotografische Druckmaschine und im besonderen auf eine Vorrichtung zum Entwickeln eines auf eine fotoleitende Schicht aufgezeichneten latenten, elektrostatischen Bildes mit einem flüssigen Entwicklermaterial, das einen flüssigen Träger umfaßt, in dem Markierungsteilchen verteilt sind.
Eine charakteristische elektrofotografische Druckmaschine verwendet ein fotoleitendes Element, das auf ein im wesentlichen einheitliches Potential geladen wird, um seine Oberfläche lichtempfindlich zu machen. Der geladene Bereich des fotoleitenden Elementes wird mit einem Lichtabbild eines Originaldokumentes belichtet, das kopiert wird. Die Belichtung des geladenen fotoleitenden Elementes löst in den bestrahlten Bereichen die Ladung selektiv auf und zeichnet ein elektrostatisches, latentes Bild auf das fotoleitende Element auf, das den Informationsbereichen entspricht, die das Originaldokument enthält. Nach der Aufzeichnung des elektrostatischen latenten Bildes auf das fotoleitende Element wird das latente Bild entwickelt, indem es mit einem Entwicklermaterial in Berührung gebracht wird. Ein trockenes Entwicklermaterial, das Trägerkörnchen mit daran haftenden Tonerteilchen umfaßt, wird mit dem latenten Bild in Berührung gebracht. Das latente Bild zieht die Tonerteilchen von den Körnchen an, wodurch ein Tonerpulver-Bild auf der fotoleitenden Fläche entsteht. Danach wird das Tonerpulver-Bild auf das Kopieblatt übertragen und anschließend dauerhaft darauf fixiert.
Ein elektrostatisches, latentes Bild kann auch mit einem flüssigen Entwicklermaterial anstelle eines trockenen Entwicklermaterials entwickelt werden. Bei einem Flüssigentwicklungssystem wird ein isolierender, flüssiger Träger mit darin verteilten, fein geteilten Markierungsteilchen mit der fotoleitenden Fläche in Berührung gebracht. Unter dem Einfluß des mit dem elektrostatischen latenten Bild verbundenen elektrischen Feldes zieht die fotoleitende Oberfläche die Markierungsteilchen an, wodurch ein sichtbares Bild entsteht. Es hat sich herausgestellt, daß, wenn ein flüssiges Entwicklermaterial verwendet wird, die vollen Halbton-Bereiche des entwickelten Bildes häufig ein gesprenkeltes Aussehen haben. Es wird angenommen, daß einer der Vorgänge, die das gesprenkelte Aussehen des vollen Halbton-Bereiches verursachen, Flockung ist, d.h. die Bildung von Agglomeraten von Markierungsteilchen im flüssigen Träger. Wenn also die Agglomerate von Markierungsteilchen im flüssigen Träger aufgebrochen werden, d.h. entflockt werden, führt das zu einer erheblichen Verbesserung der Entwicklung der vollen Bereiche. Bei verschiedene Arten von Entwicklungssystemen sind flüssige Entwicklermaterialien eingesetzt worden.
US-A-3 576 623 beschreibt ein Entwicklungssystem, bei dem eine Coronode eingesetzt wird, die in einen flüssigen Entwickler getaucht wird. Die Coronode ist im Entwicklungsbereich angebracht und steuert die Entwicklung.
US-A-3 965 861 beschreibt eine Entwicklerwalze, die als Entwicklerelektrode dient und ein flüssiges Entwicklermaterial zum auf einem bildtragenden Material befindlichen elektrostatischen, latenten Bild befördert und mit ihm in Berührung bringt. Ein Bauteil ist zwischen zwei Entwicklerwalzen angeordnet und führt Entwicklermaterial zu, das über seine Seiten zwischen aneinandergrenzenden Entwicklerwalzen läuft. Das Entwicklermaterial wird in einer Schichtstruktur auf die bildtragende Schicht aufgebracht. Die Reynoldssche Zahl wird unter 2000 gehalten, um die Laminarströmung aufrechtzuerhalten und Turbulenzen zu vermeiden.
US-A-4 073 266 beschreibt eine Vorrichtung zur Entwicklung eines elektrostatischen, latenten Bildes, das auf einem Kopiermaterial aufgezeichnet ist. Eine Spannung mit derselben Polarität wie die Oberflächenladung des elektrostatischen, latenten Bildes wird an eine Verteilerwalze angelegt, um dünne weiße Linien auf dem Bild zu beseitigen.
US-A-4 077 712 beschreibt ein Entwicklungsgerät, das eine flüssige Entwicklerlösung zum Einsatz in einer elektrofotografischen Druckmaschine verwendet. Mehrere Elektrodenwalzen werden in die Entwicklerlösung eingetaucht, um wirksame Zirkulation der Entwicklerlösung und eine schnelle und gleichmäßige Verteilung der Tonerteilchen in der Entwicklerlösung zu gewährleisten.
JP-A-55-101971 beschreibt eine mechanische Einrichtung als Mittel zur gleichmäßigen Verteilung der Markierungsteilchen im flüssigen Träger.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entwikkeln eines elektrostatischen, latenten Bildes mit einem flüssigen Entwicklermaterial, das wenigstens einen flüssigen Träger mit Markierungsteilchen darin umfaßt. Es ist eine Einrichtung zum Zuliefern des flüssigen Entwicklermaterials zum elektrostatischen, latenten Bild in einem Entwicklungsbereich vorhanden, um das elektrostatische, latente Bild zu entwickeln, und eine Einrichtung zum im wesentlichen gleichmäßigen Verteilen der Markierungsteilchen in dem flüssigen Träger. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungseinrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektrisches Feldes am Eingang des Entwicklungsbereiches umfaßt, um die Markierungsteilchen zu entflocken.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Merkmale der vorliegenden Erfindung ist eine elektrofotografische Druckmaschine der Art vorhanden, bei der ein auf eine fotoleitende Fläche aufgezeichnetes elektrostatisches, latentes Bild mit einem flüssigen Entwicklermaterial entwickelt wird, das wenigstens einen flüssigen Träger umfaßt, in dem Markierungsteilchen verteilt sind. Eine Einrichtung zur Zufuhr des flüssigen Entwicklermaterials zum auf die fotoleitende Schicht aufgezeichneten elektrostatischen, latenten Bild in einem Entwicklungsbereich ist vorhanden, um das elektrostatische, latente Bild zu entwickeln. Eine Einrichtung verteilt die Markierungsteilchen im wesentlichen gleichmäßig in dem flüssigen Träger am Eingang des Entwicklungsbereiches, so daß die Markierungsteilchen darin entflockt werden.
Andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden im Verlauf der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die Zeichnungen deutlich werden, wobei:
Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, die eine elektrofotografische Druckmaschine darstellt, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung beinhaltet; und
Fig. 2 eine Ansicht ist, die die Entwicklungsvorrichtung darstellt, die in der Druckmaschine in Fig. 1 eingesetzt wird.
Zum allgemeinen Verständnis der erfindungsgemäßen Merkmale wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen sind zur Bezeichnung identischer Teile durchweg gleiche Bezugs Zeichen verwendet worden. Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine elektrofotografische Druckmaschine darstellt, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Aus der folgenden Erläuterung wird ersichtlich werden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung gleich gut für eine große Vielfalt von Druckmaschinen geeignet ist und nicht unbedingt auf die Anwendung in der hier vorgestellten speziellen Ausführung beschränkt ist.
In Fig. 1 verwendet die Druckmaschine ein Band 10 mit einer auf einer leitenden Unterlage aufgebrachten fotoleitenden Oberfläche. Die fotoleitende Oberfläche besteht vorzugsweise aus einer Selen-Legierung, wobei die leitende Unterlage vorzugsweise aus einer Aluminium-Legierung besteht, die elektrisch geerdet ist. Band 10 transportiert aufeinanderfolgende Bereiche der fotoleitenden Oberfläche nacheinander durch die verschiedenen Verarbeitungsstationen, die um seinen Weg herum angeordnet sind. Die Haltebaugruppe von Band 10 schließt drei Walzen 12, 14 und 16 ein, die mit parallelen Achsen annähernd an den Spitzen eines Dreiecks angeordnet sind. Walze 12 wird drehend von einem geeigneten Motor und Antrieb (nicht abgebildet) angetrieben, wodurch sie sich dreht und Band 10 in Richtung des Pfeils 18 transportiert.
Zunächst durchläuft Band 10 eine Ladestation A. In Ladestation A lädt eine korona-erzeugende Einrichtung 20 die fotoleitende Oberfläche von Band 10 auf ein relativ hohes, im wesentlichen gleichmäßiges Potential.
Nachdem die fotoleitenden Schicht von Band 10 geladen ist, wird ihr geladener Bereich zur Belichtungsstation B transportiert. In Belichtungsstation B ist ein Originaldokument 22 auf eine transparente Trageplatte 24 aufgelegt. Eine Beleuchtungsbaugruppe, allgemein mit Bezugszeichen 26 bezeichnet, beleuchtet das Originaldokument 22 auf Platte 24 und erzeugt Bildstrahlen, die den Informationsbereichen des Originaldokumentes entsprechen. Die Bildstrahlen werden mit einem optischen System auf den geladenen Bereich der fotoleitenden Schicht projiziert. Das Lichtabbild löst die Ladung in ausgewählten Bereichen auf und zeichnet ein elektrostatisches, latentes Bild auf die fotoleitende Schicht auf, das den auf dem Originaldokument 22 enthaltenen Informationsbereichen entspricht.
Nachdem das elektrostatische Bild auf die fotoleitenden Oberfläche von Band 10 aufgezeichnet worden ist, transportiert Band 10 das elektrostatische, latente Bild zur Entwicklungsstation C. In der Entwicklungsstation C bringt eine Walze 28, die sich in Richtung des Pfeils 30 dreht, ein flüssiges Entwicklermaterial 32, das Markierungsteilchen, d.h. Tonerteilchen, in einem isolierenden flüssigen Träger umfaßt, von der Kammer von Gehäuse 34 zum Entwicklungsbereich 36. Eine vor dem Eingang des Entwicklungsbereiches 36 befindliche Elektrode 38 ist elektrisch vorgespannt und erzeugt ein Wechselstromfeld unmittelbar vor dem Eingang zum Entwicklungsbereich 36 und verteilt so die Markierungsteilchen im wesentlichen gleichförmig im gesamten flüssigen Träger in diesem Bereich. Dadurch werden die Markierungsteilchen im flüssigen Träger entflockt. Der Aufbau von Entwicklungsstation C wird weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 2 ausführlich beschrieben. Die in dem flüssigen Träger verteilten Markierungsteilchen gehen durch Elektrophorese auf das elektrostatische, latente Bild über. Die Ladung der Markierungsteilchen ist in ihrer Polarität der Ladung auf der fotoleitenden Oberfläche entgegengesetzt. Wenn beispielsweise die fotoleitende Schicht aus einer Selen-Legierung besteht, ist die Koronaladung positiv und die Tonerteilchen sind negativ geladen. Wenn hingegen die fotoleitende Schicht aus Kadmiumsulfit besteht, ist die Ladung negativ und die Tonerteilchen haben eine positive Ladung. Ein geeignetes Tonermaterial ist in US-A-4,582,774 beschrieben. Beispielsweise kann der isolierende Träger eine Kohlenwasserstoff- Flüssigkeit sein, obwohl auch andere isolierende Flüssigkeiten eingesetzt werden können. Eine geeignete Kohlenwasserstoff-Flüssigkeit ist Isopar, ein Warenzeichen der Exxon Corporation. Dies sind verzweigtkettige, aliphatische Kohlenwasserstoff-Flüssigkeiten (größtenteils Decan). Die Tonerteilchen umfassen ein Bindemittel und ein Pigment. Das Pigment kann Karbonfarbe sein. Der Fachmann weiß jedoch, daß jedes geeignete flüssige Entwicklermaterial verwendet werden kann.
Nachdem das elektrostatische, latente Bild entwickelt worden ist, transportiert Band 10 das entwickelte Bild zur Übertragungstation D. In der Übertragungsstation D wird ein Blatt Trägermaterial 40 durch eine Blatt-Transporteinrichtung vom Stapel 42 transportiert, die allgemein mit Bezugszeichen 44 bezeichnet ist. Die Übertragungsstation D enthält eine Koronaerzeugungseinrichtung 46, die Ionen auf die Rückseite des Blattes Trägermaterial 40 sprüht. Dadurch wird das entwickelte Bild von der fotoleitenden Oberfläche von Band 10 auf Kopieblatt 40 angezogen. Nach der Übertragung bringt Förderband 48 das Kopieblatt zur Fixierstation E.
Fixierstation E enthält eine Fixierbaugruppe, die allgemein durch Bezugszeichen 50 gekennzeichnet ist, die das entwickelte Bild dauerhaft auf dem Kopieblatt fixiert. Die Fixierbaugruppe 50 enthält ein beheizte Fixierwalze 52 und eine Stütz- oder Druckwalze 54, die federnd an diese angepreßt wird, und so einen Walzenspalt bildet, durch den das Kopieblatt läuft. Nach dem Fixieren wird das fertige Kopieblatt zur Entnahme durch den Bediener der Maschine zum Ausgabefach 56 ausgegeben.
Nachdem, weiter auf Fig. 1 Bezug nehmend, das entwickelte Bild auf das Kopieblatt übertragen wurde, verbleibt ein Rest flüssiges Entwicklermaterial an der fotoleitenden Oberfläche von Band 10 haften. Eine Reinigungswalze 58, die aus einem geeigneten Kunstharz besteht, wird in der der Bewegung von Band 10 entgegengesetzten Richtung angetrieben und reinigt die fotoleitende Oberfläche. Um diese Vorgang zu unterstützen, kann Entwicklerflüssigkeit durch Rohr 60 zur Oberfläche von Reinigungswalze 58 geleitet werden. Ein Wischblatt 63 vollendet die Reinigung der fotoleitenden Oberfläche. Jegliche auf der fotoleitenden Oberfläche verbleibende Restladung wird durch Bescheinen der fotoleitenden Oberfläche mit Licht der Lampen 64 beseitigt.
In Fig. 2 wird der Aufbau von Entwicklungsstation C im einzelnen dargestellt. Wie darin zu sehen ist, enthält Entwicklungsstation C eine Entwicklerwalze 28, die sich in Richtung des Pfeiles 30 dreht und durch in der Kammer von Gehäuse 34 befindliches Entwicklermaterial 32 läuft. Entwicklerwalze 28 transportiert Entwicklermaterial in den Entwicklungsbereich 36, so daß das elektrostatische, latente Bild, das auf der fotoleitenden Oberfläche von Band 10 aufgezeichnet ist, die Markierungsteilchen anzieht, die ein sichtbares Bild darauf erzeugen. Entwicklerwalze 28 kann die fotoleitende Oberfläche entweder berühren oder ein wenig von ihr entfernt sein. Entwicklerwalze 28 wird von einer nicht dargestellten, geeigneten Antriebseinrichtung in der Richtung von Pfeil 30 angetrieben. Walze 28 ist leitend, besteht entweder aus Metall oder einem anderen geeigneten Material und dient als Entwicklerelektrode. Walze 28 ist also auf ein geeignetes Potential und eine geeignete Größenordnung vorgespannt. Entwicklerelektrode 38 befindet sich vor dem Eingang zum Entwicklungsbereich 36 und im Abstand zu Entwicklerwalze 28. Elektrode 38 erzeugt ein pulsierendes elektrisches Feld und bewegt die Markierungsteilchen im flüssigen Träger durch Elektrophorese so, daß die Markierungsteilchen vor dem Eintritt in den Entwicklungsbereich 36 im wesentlichen gleichmäßig im flüssigen Träger verteilt werden. Die wird durch elektrisches Vorspannen von Elektrode 38 mit einem Impulsgenerator erreicht, d.h. jeder geeignete Impuls kann eingesetzt werden. Vorzugsweise wird jedoch ein Wechselstrom-Erzeuger benutzt. Somit wird ein wechselndes elektrisches Feld erzeugt, das die Markierungsteilchen im flüssigen Träger bewegt, wodurch die Markierungsteilchen im flüssigen Träger unmittelbar vor dem Eintritt in den Entwicklungsbereich 36 entflockt werden. Elektrode 38 wird durch eine angeschlossene Wechselspannungsguelle 66 elektrisch vorgespannt.
Der Fachmann weiß, daß jedes geeignete Verfahren verwendet werden kann, um die Markierungsteilchen im flüssigen Träger in Bewegung zu versetzen. Zum Beispiel kann ein Schallerzeuger eingesetzt werden, um im Bereich vor dem Eingang des Entwicklungsbereiches 36 Schallwellen durch das flüssige Entwicklermaterial zu schicken. Diese Schallwellen haben eine Frequenz, durch die das flüssige Entwicklermaterial bewegt wird und turbulent wird. Eine weiteres Verfahren ist der Einsatz einer mechanischen Einrichtung wie einer Rühr- oder Mischvorrichtung, die das flüssige Entwicklermaterial unmittelbar vor dem Eingang des Entwicklungsbereiches bewegt und mischt, so daß wiederum Turbulenzen darin erzeugt werden. In jedem Falle kann jedes geeignete Verfahren verwendet werden, so lange die Markierungsteilchen veranlaßt werden, sich im wesentlichen gleichmäßig im flüssigen Träger zu verteilen. Auf diese Weise werden die Agglomerate von Markierungsteilchen aufgebrochen oder entflockt.
Entflockung wird dadurch erreicht, daß die Markierungsteilchen durch Einsatz entweder eines elektrischen Wechselstromfeldes, das Bewegung der Teilchen im flüssigen Träger durch Elektrophorese verursacht, oder durch Mischen des flüssigen Entwicklermaterials, das durch mechanische oder Schallvorrichtung bewirkt werden kann, im wesentlich gleichmäßig im flüssigen Träger verteilt werden. Dementsprechend kann Teilchen-Entflockung durch Mischen des Entwicklermaterials erreicht werden, d.h. indem Turbulenzen darin erzeugt werden, oder indem die Markierungsteilchen mittels Elektrophorese durch den flüssigen Träger bewegt werden. Im allgemeinen sind die Ladungen eines jeden Markierungsteilchens und der Stokessche Radius eines jeden Markierungsteilchens unterschiedlich, so daß jedes Markierungsteilchen eine unterschiedliche Strecke zurücklegt, wenn ein elektrisches Feld daran angelegt wird, wodurch die Markierungsteilchen im flüssigen Träger entflockt werden.
Rekapitulierend hat sich herausgestellt, daß, indem Verteilung der Markierungsteilchen im flüssigen Träger unmittelbar vor dem Eintritt in den Entwicklungsbereich bewirkt wird, Entflockung stattfindet. Wenn die Agglomerate von Markierungsteilchen aufgebrochen werden, und im wesentlich gleichmäßig im flüssigen Träger verteilt werden, wird die erzeugte Kopie erheblich weniger gesprenkelt. Im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Markierungsteilchen im flüssigen Träger des Entwicklermaterials kann durch elektrische, Schall- oder mechanische Vorrichtungen bewirkt werden. Es ist also klar, daß das erfindungsgemäße Entwicklungssystem die Bildung gesprenkelter Zonen in vollen Bereichen der Kopie durch Entflockung der Markierungsteilchen unmittelbar vor dem Eingang des Entwicklungsbereiches auf ein Mindestmaß verringert und zu erheblich verbesserter Kopienqualität führt.

Claims

1. Vorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen, latenten Bildes mit einem flüssigen Entwicklermaterial (32), das wenigstens einen flüssigen Träger mit Markierungsteilchen darin umfaßt, welche umfaßt:

eine Vorrichtung (28) zum Zuliefern des flüssigen Entwicklermaterials zum elektrostatischen, latenten Bild in einem Entwicklungsbereich (36), um das elektrostatische, latente Bild zu entwickeln; und

eine Vorrichtung (38) zum im wesentlichen gleichmäßigen Verteilen der Markierungsteilchen in dem flüssigen Träger des flüssigen Entwicklermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß

die verteilungsvorrichtung eine Vorrichtung (38, 66) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes am Eingang des Entwicklungsbereiches umfaßt, um die Markierungsteilchen zu entflocken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verteilungsvorrichtung (38) eine Vorrichtung (66) zum Erzeugen eines gepulsten elektrischen Feldes in dem Entwicklermaterial umfaßt, um eine Bewegung der Markierungsteilchen zu induzieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Verteilungsvorrichtung umfaßt:

eine am Eingang des Entwicklungsbereiches angeordnete Elektrode (38); und

eine Vorrichtung (66) zum Anlegen einer gepulsten Spannung an diese Elektrode.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vorrichtung zum Anlegen eine Wechselspannung erzeugt.

5. Elektrophotographische Druckmaschine des Typs, bei dem ein elektrostatisches, latentes Bild auf einer photoleitenden Oberfläche aufgenommen ist, mit einer Vorrichtung zum Entwickeln des elektrostatischen, latenten Bildes nach einem der Ansprüche 1 bis 4.