DE2210337C3 - Device for developing electrostatic charge images - Google Patents
Device for developing electrostatic charge imagesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Entwicklung von elektrostatischen Ladungsbildern mittels eines Spenders, der mit einer Tonerschicht versehen und an den Aufzeichnungsträger des Ladungsbildes herangebracht wird, wobei der Spender eine zwischen einer Rasterelektrode und einer Gegenelektrode vorgesehene dielektrische Schicht aufweist und die Elektroden an eine elektrische Spannung angeschaltet sind, um auf der Oberfläche des Spenders rasterförmige, Tonerteilchen haltende elektrische Felder zu erzeugen.The invention relates to an apparatus for developing electrostatic charge images by means of a dispenser, which is provided with a toner layer and on the recording medium of the charge image is brought up, with the dispenser between a grid electrode and a counter electrode provided dielectric layer and the electrodes are connected to an electrical voltage are to create grid-shaped, toner particles holding electric fields on the surface of the dispenser to create.
Aus der US-PS 32 03 394 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die die Tonerteilchen auf der Oberfläche des Spenders haltenden elektrischen Felder einmal dadurch erzeugt werden, daß die Rasterelektrode mit dem einen Anschluß einer Gleichspannungsquelle verbunden wird, während gleichzeitig die Gegenelektrode mit dem anderen Anschluß der Gleichspannungsquelle verbunden wird. Bei einer anderen Ausführungsform der bekannten Vorrichtung wird die dielektrische Schicht mit Hilfe einer Korona-Entladungselektrode aufgeladen, während gleichzeitig die Rasterelektrode auf etwa dem gleichen Potential wie die Korona-Entladungsvorrichtung gehalten wird. Nach der Aufladung der dielektrischen Schicht durch die Koronaentladung wird die Rasterelektrode mit Erdpotential verbunden. Wird danach die Oberfläche des Spenders mit einem Zweikomponentenentwickler in Berührung gebracht, so Ιι,ιΐ (lii-KT bei der ersten Ausführungsform infolge einer triboelektrischen Ladung die gleiche Polarität wie das an die Rasterelektrode gegebene Gleichspannungspotential. Der Toner wird dadurch hinein in die Zwischenräume der Rasterelektrode abgestoßen und dort festgehalten. Bei der zweiten Ausführungsform hat der Toner eine entgegengesetzte Polarität wie die der dielektrischen Schicht, so daß er von dieser angezogen wird. Beide Ausführungsformen haben jedoch gemeinsam, daß das dem Spender beim Aufladevorgang erteilte Potential hinsichtlich seiner Polarität nicht mehr geändert wird.From US-PS 32 03 394 a device is known in which the toner particles on the Surface of the donor holding electric fields are generated once by the fact that the grid electrode is connected to one terminal of a DC voltage source, while at the same time the counter electrode is connected to the other terminal of the DC voltage source. In another embodiment of the known device, the dielectric Layer charged with the help of a corona discharge electrode, while at the same time the grid electrode is held at about the same potential as the corona discharge device. After charging of the dielectric layer by the corona discharge, the grid electrode is connected to ground potential. If the surface of the dispenser is then brought into contact with a two-component developer, so Ιι, ιΐ (lii-KT in the first embodiment as a result of a triboelectric charge has the same polarity as the direct voltage potential applied to the grid electrode. The toner is thereby repelled into the interstices of the raster electrode and held there. In the second embodiment, the toner has a polarity opposite to that of FIG dielectric layer so that it is attracted to it. However, both embodiments have in common that the potential given to the donor during the charging process no longer applies in terms of polarity will be changed.
Die den Toner abstoßenden oder aber ihn anziehenden elektrischen Felder bauen sich infolge von Ladungsträgem in den Grenzschichten der dielektrischen Schicht und der Rasterelektrode nach einer bestimmten Zeitdauer ab bzw. werden von den Ladungsträgern kompensiert Die elektrischen Felder können daher den Toner weder durch Abstoßung hinein in die Zwischenräume der Rasterelektrode noch aber durch Anziehung langer festhalten. Diese nachteilige Wirkung wird aber auch bei einem erneuten Aufladungs- und Beschickungszyklus des Spenders nicht vollständig beseitigt da diese Ladungsträger durch das Anlegen eines Potentials immer nur jeweils gleicher Polarität an den Spender nicht beseitigt werden können.The electric fields that repel or attract the toner build up as a result of Charge carriers in the boundary layers of the dielectric layer and the raster electrode after a certain period of time or are compensated by the charge carriers The electric fields therefore, the toner can neither through repulsion into the interstices of the raster electrode nor however hold on longer by attraction. This disadvantageous effect is, however, also with a renewed charging and loading cycle of the dispenser is not completely eliminated as these load carriers are caused by the Applying a potential always only the same polarity to the donor cannot be eliminated.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Vorrichtung so weiterzubilden, daß an dem Spender während der Bewegung des Spenders von der Tonerbeschickungsstelle zu der Entivicklungsstelle immer für das Festhalten des Toners an der Oberfläche des Spenders ausreichende elektrische Felder wirksam sind.The object of the invention is to provide such a device so further that on the dispenser during the movement of the dispenser from the toner supply point to the development site for holding the toner to the surface of the dispenser sufficient electric fields are effective.
Bei einer Vorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Einrichtung zum Umkehren der elektrischen Felder während der Bewegung des Spenders — von der Tonerbeschickungsstelle, an der Entwicklungsstelle vorbei und wieder zu der Tonerbeschickungsstelle hin — vorgesehen ist.In a device of the type mentioned, this object is achieved according to the invention in that a Device for reversing the electric fields during the movement of the donor - from the Toner supply point, past the development point and back to the toner supply point - is provided.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine Einrichtung zum Umkehren der elektrischen Felder während der Bewegung des Spenders aus, die vorzugsweise dann wirksam wird, wenn der Spender die Entwicklungszone gerade durchlaufen hat. Andererseits kann die Einrichtung aber auch bereits vor oder während des Durchlaufens der Entwicklungszone an dem Spender wirksam werden, so daß z. B. während des Durchlaufens der Entwicklungszone die den Toner festhaltenden elektrischen Felder vermindert oder gar beseitigt werden, um ein leichteres Anhaften des Toners an dem zu entwickelnden elektrostatischen Ladungsbild zu erreichen. Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist jedoch dadurch gegeben, daß mit Hilfe der Einrichtung an irgendeiner Stelle der Bewegungsbahn des Spenders die elektrischen Felder umgekehrt werden, damit die sich in den Grenzschichten der dielektrischen Schicht und der Rasterelektrode sammelnden Ladungsträger, die zu einer Kompensation oder aber einem Abbau der den Toner festhaltenden elektrischen Felder führen, beseitigt werden. Dieses wird mit Sicherheit erreicht, wenn der Spender vor dem erneuten Eintauchen in den Tonervorrat durch die Einrichtung einer elektrischen Feldumkehr ausgesetzt wird.The device according to the invention is characterized by a device for reversing the electrical Fields from during the movement of the donor, which preferably takes effect when the donor has the Has just passed through the development zone. On the other hand, the facility can also be before or take effect on the donor during the passage through the development zone, so that e.g. B. during the Passing through the development zone reduces or even reduces the electric fields holding the toner can be eliminated to facilitate adhesion of the toner to the electrostatic charge image to be developed to reach. The essential feature of the invention is given that with the help of Set up at any point in the donor's trajectory to reverse the electric fields so that they collect in the boundary layers of the dielectric layer and the raster electrode Charge carriers that compensate or degrade those that hold the toner electrical fields lead to be eliminated. This is achieved with certainty if the donor before the re-immersed in the toner supply by the device subjected to an electric field reversal will.
Da nur die über die Oberfläche des Spenders hinauslaufenden Mikrofelder die Tonerteilchen binden können, müssen also immer entsprechende f-'eldlinien die dielektrischen Grenzschichten durchdringen. Während des Betriebs des Spenders und Anliegen einerSince only the microfields that extend beyond the surface of the dispenser bind the toner particles must therefore always have corresponding f-field lines penetrate the dielectric boundary layers. During the operation of the donor and concerns one
Gleichspannung wandern infolge einer gewissen Leitfähigkeit der dielektrischen Bereiche Ladungen innerhalb der Struktur und können evtl, die Mikrofelder verändern, so da3 die elektrischen Felder über der Oberfläche des Spenders geschwächt oder gestört werden. Wenn beispielsweise die Leitfähigkeit des äußeren dielektrischen Bereichs kurz über der inneren dielektrischen Schicht die die Rasterelektrode von der Gegenelektrode trennt, also das Dielektrikum Luft oder eine zweite dielektrische Schicht größer ist als die Leitfähigkeit der inneren dielektrischen Schicht, so nimmt die Grenzschicht zwischen diesen beiden Dielektrika ein Potentia! an, das dem Potential der Spannungsquelle gleich ist oder diesem nahekommt. Dadurch existiert dann ein fein strukturiertes Mikrofeld über dieser Grenzschicht, so daß die Anziehungskraft für die Tonerteilchen verschwindet Die Zeit zur Entwicklung eines solchen Zustandes kann auch als Gleichgewichtszeit bezeichnet werden. Einzelheiten der Gleichgewichtsfeldstruktur hängen von den relativen Leitfähigkeiten der verwendeten Dielektrika ab. Auch wenn das innere Dielektrikum und das äußere Dielektrikum aus demselben Material bestehen würden, könnten die Luftfeuchte und Tonerverschmutzungen die Schichten ausreichend elektrisch unterschiedlich machen, so daß ein Gleichgewichtszustand schnell auftreten würde und die Wirksamkeit der Mikrofelder beseitigt wäre.Due to a certain conductivity of the dielectric areas, charges migrate within DC voltage of the structure and can possibly change the micro-fields so that the electric fields above the Surface of the donor can be weakened or disturbed. For example, if the conductivity of the outer dielectric area just above the inner dielectric layer which the grid electrode of the Counter electrode separates, so the dielectric air or a second dielectric layer is larger than the Conductivity of the inner dielectric layer, the boundary layer between these two increases Dielectrics a Potentia! that is equal to or close to the potential of the voltage source. As a result, there is then a finely structured micro-field above this boundary layer, so that the force of attraction for the toner particles disappears. The time to develop such a condition can also be called Are called equilibrium time. Details of the equilibrium field structure depend on the relative Conductivities of the dielectrics used. Even if the inner dielectric and the outer If the dielectric were made of the same material, the humidity and toner contamination could make the layers sufficiently electrically different so that a state of equilibrium is reached quickly would occur and the effectiveness of the micro-fields would be eliminated.
Es hat sich gezeigt, daß diese Beseitigung der Mikrofelder durch periodische Umkehrung der Richtung der Mikrofelder gesteuert werden kann, indem die Polarität der Spannungsquelle umgeschaltet wird. Die innerhalb des Dielektrikums und an den dielektrischen Grenzflächen verteilten bzw. vorhandenen Felder werdm dann periodisch entfernt, wenn die Zeit zwiscl'en den Umkehrungen der Polarität wesentlich kleine r als die Gleichgewichtszeit ist.It has been shown that this elimination of the micro-fields by periodically reversing the direction the micro-fields can be controlled by switching the polarity of the voltage source. the fields distributed or present within the dielectric and at the dielectric interfaces is then removed periodically when the time between the reversals of polarity is significant is small r than the equilibrium time.
Ein.; Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht eine wesentliche Verbesserung der Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers. Nach Erzeugung eines Ladungsbildes auf dem Aufzeichnungsträger wird zumindest ein Teil der Oberfläche des Spenders nacheinander an mehreren Behandlungsstationen vorbeibewegt. Diese sind eine Beschickungsstation mit einem Tonei'teilchenvorrat, an der eine Tonerteilchenschicht auf die Oberfläche des Spenders aufgebracht wird, und eine Entwicklungsstation, an der die Tonerteilchen auf dem Spender an das Ladungsbild herangebracht werden. Der Spender hat eine dielektrische Schicht, die eine leitfähige Rasterelektrode von einsr leitfähigen und kontinuierlichen Gegenelektrode trennt. Wenn die Oberfläche des Spenders an die Beschickungsstelle herangebracht wird, wird eine Elektrode auf einem Bezugspotential und die andere auf einem dagegen ausreichend unterschiedlichen Potential gehalten, so daß Mikrofelder in den Bereich über der Oberfläche des Spenders verlaufen und eine Anziehung und Bindung der Tonerteilchen auf der Oberfläche des Spenders bzw. auf der Rasterelektrode bewirken. Nachdem der Spender mit Tonerteilchen beschickt wurde, wird eine Umkehrung der Richtung der Mikrofelder zwischen den Elektroden für eine ausreichende Zeit bei einem ausreichenden Potential durchgeführt, um Ladungen von der dielektrischen Schicht zu entfernen, die während der Beschikkung entstanden sind. Danach werden die Felder wieder auf ihre erste Richtung umgekehrt, wonach der Spender wieder an die Beschickungsstelle gebracht wird.A.; Device according to the invention enables a significant improvement in the development of electrostatic charge images on the surface of a recording medium. After a charge image has been generated on the recording medium, at least part of the Surface of the dispenser moved past several treatment stations in succession. These are one Loading station with a supply of clay particles which a layer of toner particles is applied to the surface of the dispenser, and a development station, at which the toner particles on the dispenser are brought up to the charge image. The donor has a dielectric layer comprising a conductive grid electrode of one conductive and continuous Counter electrode separates. When the surface of the dispenser is brought up to the loading point, one electrode is at a reference potential and the other at a sufficiently different one Potential held so that microfields extend into the area above the surface of the dispenser and an attraction and binding of the toner particles on the surface of the dispenser and on the grid electrode, respectively cause. After the dispenser has been loaded with toner particles, a reverse of the Direction of the micro-fields between the electrodes for a sufficient time with a sufficient Potential carried out in order to remove charges from the dielectric layer during the loading process have arisen. After that, the fields are reversed back to their first direction, after which the donor is brought back to the loading point.
Bei einer Weiterbildung dieser Vorrichtung besteht der Spender aus einer endlosen dielektrischen Schient, die mehrere gegeneinander elektrisch isolierte leitfähige Rasterelektroden gegenüber einer leitfähigen und kontinuierlichen Gegenelektrode trennt. Wenn jeder Rasterbereich des Spenders an die Beschickungsstelle gebracht wird, wird ein Potentialunterschied zwischen den Rasterelektroden und den Gegenelektroden erzeugt, der zur Ausbildung von Mikrofeldern ausreicht, welche in den Bereich über der Oberfläche des Spenders verlaufen und die Tonerteilchen auf den Bereichen der Rasterelektrode anziehen und binden. Nachdem jeder Rasterelektrodenbereich mit Tonerteilchen beschickt wurde, wird eine Umkehrung der Richtung der Mikrofelder zwischen jeder Rasterelektrode und der Gegenelektrode für eine ausreichend lange Zeit und bei einem ausreichenden Potential durchgeführt, um die Ladungen von der dielektrischen Schicht zu entfernen, die sich während der Beschickung ? -gesammelt haben. Danach werden die Felder nacheinander wieder auf ihre ursprüngliche Richtung gebracht, bevor jeder Rasterelektrodenbereich des Spenders an die Beschickungsstelle bewegt wird. In a further development of this device, the dispenser consists of an endless dielectric rail which separates several conductive grid electrodes, which are electrically isolated from one another, from a conductive and continuous counter-electrode. When each grid area of the dispenser is brought to the loading point, a potential difference is generated between the grid electrodes and the counter-electrodes, which is sufficient for the formation of micro-fields which run into the area above the surface of the dispenser and attract and bind the toner particles on the areas of the grid electrode . After each raster electrode area has been loaded with toner particles, a reversal of the direction of the micro-fields between each raster electrode and the counter electrode is carried out for a sufficiently long time and at a sufficient potential to remove the charges from the dielectric layer which have developed during the loading ? - have collected. The fields are then returned to their original direction one after the other before each grid electrode area of the dispenser is moved to the loading point.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung hat der Spender eine endlose dielektrische Schicht, die eine kontinuierliche, elektrisch leitfähige Rasterelektrode gegenüber einer Vielzahl gegeneinander elektrisch isolierter leitfähiger Gegenelektroden trennt. Wenn jeder Gegenelektrodenbereich des Spenders an die Beschickungsstelle gebracht wird, wird ein Potentialunterschied zwischen jeder Gegenelektrode und der Rasterelektrode erzeugt, der zur Bildung von Mikrofeldern ausreicht, welche in den Bereich über der Oberfläche des Spenders verlaufen und die Tonerteilchen auf der Oberfläche des Spenders, die die Rasterelektrode trägt, anziehen und binden. Nachdem jeder Gegenelektrodenbereich des Spenders mi! Toner beschickt wurde, wird eine Feldumkehrung in Richtung der Mikrofelder zwischen jeder Gegenelektrode und dei Rasterelektrode nacheinander für eine ausreichende Zeit und bei ausreichendem Potential durchgeführt, um Ladungen von der dielektrischen Schicht zu entfernen, die sich während der Beschickung angesammelt haben. Danach werden die Felder nacheinander wieder in ihre ursprüngliche Richtung gebracht, bevor jeder Gegenelektrodenbereich des Spenders an die Beschickungsstelle gebracht wird. In another development of the invention, the dispenser has an endless dielectric layer, the one continuous, electrically conductive grid electrode opposite a multitude of electrically opposite one another isolated conductive counter-electrodes. When each counter electrode area of the donor is connected to the Charging point is brought, a potential difference between each counter electrode and the Generated grid electrode, which is sufficient to form micro-fields, which in the area above the Surface of the dispenser run and the toner particles on the surface of the dispenser that the Grid electrode carries, attracts and binds. After each counter electrode area of the donor mi! toner has been charged, a field reversal in the direction of the microfields between each counter electrode and the grid electrode one after the other for sufficient Time and performed at sufficient potential to remove charges from the dielectric layer, that have accumulated during loading. Then the fields are returned to theirs one after the other original direction before each counter electrode area of the dispenser is brought to the loading point.
Es können auch eine Vielzahl gegeneinander elektrisch isolierter leitfähiger Rasterelektroden und eine Vielzahl gegeneinander isolierter leitfähiger Gegenelektroden verwendet werden.A large number of mutually electrically isolated conductive grid electrodes and a large number of mutually insulated conductive counter electrodes can be used.
Ein-·: nach der Erfindung aufgebaute Vorrichtung zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder auf einem Aufzeichnungsträger kann also folgende Einheiten enthalten: a) eiivsn Spender zur Erzeugung von Mikrofeldern, d?s Tonerteilchen an das Ladungsbild heranbringt und eine dielektrische Schicht aufweist, die eine leitfähige Rasierelektrode gegenüber einer leitfähigen und kontinuierlichen Gegenelektrode trennt, b) eine Vorrichtung zum Transport des Spenders an mehreren Behandlungsstationen vorbei, zu denen (1) eine Tonerbeschickungsstelle mit einem Vorrat an Tonerteilchen zur Bildung einer Tonerteilchenschicht auf dem Spender durch die erzeugten Mikrofelder und (2) eine Entwicklungsstation zur Bewegung der Tonerteilchenschicht an den Aufzeichnungsträger heran gehören, c) eine Vorrichtung zur Beibehaltung des Potentialunierschiedes zwischen den Elektroden in ausreichendrrA ·: constructed according to the invention device for Development of electrostatic charge images on a recording medium can therefore have the following units contain: a) eiivsn dispenser for the generation of micro-fields, d? s toner particles on the charge image and has a dielectric layer that has a conductive shaving electrode opposite a conductive and continuous counter electrode separates, b) a device for transporting the dispenser to several Treatment stations over to which (1) a toner loading point with a supply of toner particles for the formation of a toner particle layer on the donor by the generated micro-fields and (2) a Development station for moving the toner particle layer to the recording medium belong, c) a device for maintaining the potential difference between the electrodes at a sufficient level
Höhe zur Erzeugung von Mikrofeldern, die in den Bereich über der Oberfläche des Spenders verlaufen und eine Anziehung und Bindung der Tonerteilchen auf der Oberfläche des Spenders mit der Rasterelektrode bewirken, wobei auch eine Umkehrung der Mikrofelder zu einem Zeitpunkt nach der Beschickung des Spenders möglich ist, wodurch die Ladungen von der dielektrischen Schicht entfernt werden, welche sich während der Bestückung angesammelt haben können. Außerdem ermöglicht die letztgenannte Vorrichtung eine Umkehrung der Mikrofelder in ihre ursprüngliche Richtung nach dieser Ladungsableitung. Height for generating micro-fields that run into the area above the surface of the dispenser and cause the toner particles on the surface of the dispenser to be attracted and bonded to the grid electrode, whereby the micro-fields can also be reversed at a point in time after the dispenser has been loaded, whereby the charges are removed from the dielectric layer, which may have accumulated during the assembly. In addition , the last-mentioned device enables the micro-fields to be reversed in their original direction after this discharge of charge.
»Vettere Behandlungsstationen können bei Anordnungen der beschriebenen Art vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Station zur Entfernung von Toneragglomeraten nahe dem Umfang des Spenders an einer Stelle zwischen der Beschickungsstelle und der Lntwickiungsstation, eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Aufladung zwischen der Beschickungsstelle und der Entwicklungsstation und eine Vorrichtung zur Entfernung restlicher Tonerteilchen hinter der Entwicklungsstation am Spender vorgesehen sein. "Vettere treatment stations may be provided in arrangements of the type described. For example, a station for removing toner agglomerates near the periphery of the dispenser at a point between the loading point and the development station, a device for uniform charging between the loading point and the development station and a device for removing residual toner particles can be provided behind the development station on the dispenser.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are described below with reference to the drawing. It shows
Fig. I den Schnitt eines elektrofotografischen Reprod:;Mionsgerätes, das die erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist,Fig. I the section of an electrophotographic Reprod:; Mions device, which has the device according to the invention,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines nach der Erfindung aufgebauten Spenders,Fig. 2 is a perspective view of one after the dispenser constructed according to the invention,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines anderen, nach der Erfindung aufgebauten Spenders undFig. 3 is a perspective view of another, according to the invention constructed dispenser and
F i g. 4 eine perspektivische Darstellung eines weiteren, nach der Erfindung aufgebauten Spenders.F i g. 4 is a perspective view of a further dispenser constructed in accordance with the invention.
Die Erfindung arbeitet nach dem Übertragungsverfahren, bei dem die Tonerteilchen zur Entwicklung auf ein elektrostatisches Ladungsbild eines fotoleitfähigen Aufzeichnungsträgers übertragen werden. Dieses Verfahren wird im folgenden bei der Anwendung in einem elektrofotografischen Kopiergerät beschrieben, es kann jedoch auch bei jedem anderen Reproduktionssystem eingesetzt werden, bei dem ein Ladungsbild mittels Toner zu entwickein ist.The invention works according to the transmission method, in which the toner particles for development on an electrostatic charge image of a photoconductive Record carrier are transmitted. This procedure is described below when used in a electrophotographic copier, but it can also be used with any other reproduction system can be used in which a charge image is to be developed by means of toner.
In Fig. 1 ist ein Reproduktionsgerät dargestellt, das mit der neuen Vorrichtung arbeitet. In diesem Gerät hat ein Aufzeichnungsträger die Form einer Trommel 10. die in der dargestellten Pfeilrichtung an den Stationen A bis E vorbeibewegt wird. Die Trommel hat eine lichtempfindliche Oberfläche, beispielsweise besteht diese aus einer auf leitfähiger Unterlage angeordneten Selenschicht, auf de> ein Ladungsbild erzeugt werden kann. Die verschiedenen Stationen am Umfang der Trommel zur Durchführung des Reproduktionsverfahrens sind eine Ladestation A, eine Belichtungsstation S, eine Entwicklungsstation C, eine Bildübertragungsstation D und eine Reinigungsstation £ Die Stationen A, B, D und E sind die zur Durchführung entsprechender Funktionen bekannten Vorrichtungen. Außer ihrer Zuordnung zu der für die Station C noch zu beschreibenden neuartigen Vorrichtung gehören sie nicht zur Erfindung.In Fig. 1, a reproduction device is shown which works with the new device. In this device, a recording medium has the shape of a drum 10, which is moved past stations A to E in the direction of the arrow shown. The drum has a light-sensitive surface, for example it consists of a selenium layer on a conductive base, on which a charge image can be generated. The various stations on the circumference of the drum for carrying out the reproduction process are a loading station A, an exposure station S, a developing station C, an image transfer station D and a cleaning station £ The stations A, B, D and E are the known devices for carrying out corresponding functions. Apart from their assignment to the novel device still to be described for station C , they do not belong to the invention.
An der Station A ist eine Ladevorrichtung 12, beispielsweise ein !Corotron angeordnet, das eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf das fotoleitfähige Material aufbringt. Während der Trommeldrehung wird ein Lichtmuster mittels einer geeigneten Belichtungsvorrichtung 14. beispielsweise mit einem Projektor, auf die geladene Oberfläche der Trommel 10 projiziert. Das dadurch erzeugte Ladungsbild wird entwickelt bzw. sichtbar gemacht, indem ein fein verteiltes pigmentiertes Kunstharzpulver, das auch als Toner bezeichnet wird, an der Entwicklungsstation C aufgebracht wird. Diese Station wird im folgenden noch genauer beschrieben. Nachdem das Bild an der Station C entwickelt ist, wird die Trommeloberfläche an der Bildübertragungsstation D vorbeigeführt, an der ein Kopieblatt 16, eine Ladevorrichtung 18 und eine Fixiervorrichtung 20 angeordnet sind. Nach der Übertragung und Fixierung des entwickelten Bildes auf dem Kopieblatt wird die Trommel an der Reinigungsstation £ vorbeigeführt, an der eine Reinigungsvorrichtung 22. beispielsweise eine Drehbürste, restliche Tonerteilchen von der Trommeloberfläche entfernt. A charging device 12, for example a corotron, which applies a uniform electrostatic charge to the photoconductive material, is arranged at station A. While the drum is rotating, a light pattern is projected onto the charged surface of the drum 10 by means of a suitable exposure device 14, for example with a projector. The resulting charge image is developed or made visible by applying a finely divided pigmented synthetic resin powder, which is also referred to as toner, to development station C. This station is described in more detail below. After the image is developed at station C , the drum surface is fed past the image transfer station D where a copy sheet 16, a loading device 18 and a fixing device 20 are located. After the developed image has been transferred and fixed on the copy sheet, the drum is guided past the cleaning station £, at which a cleaning device 22, for example a rotary brush, removes residual toner particles from the drum surface.
An der Entwicklungsstation C ist ein Spender 24 angeordnet, der durch einen Tonerbehälter 26 hindurch drehbar gelagert ist. Der Behälter enthält einen Vorrat an Tuiierieik'hen 2S. Der Spender 24 isi so angeordnet daß ein Teil seines Umfanges in Kontakt mit den Tonerteilchen 28 kommt. Er ist ferner so angeordnet, daß ein kleiner Luftspalt zwischen der Oberfläche der Trommel 10 und der Außenfläche der Tonerschicht auf dem Spender 24 gebildet ist. 'Wenn die Tonerteilchen an die Bildbereiche des Ladungsbildes auf der Trommel 10 herangebracht werden, überwinden sie diesen Luftspalt, so daß rie das Ladungsbild entwickeln.A dispenser 24 is arranged at the development station C and is rotatably mounted through a toner container 26. The container holds a supply of Tuiierieik'hen 2S. The dispenser 24 is arranged so that part of its periphery comes into contact with the toner particles 28. It is also arranged so that a small air gap is formed between the surface of the drum 10 and the outer surface of the toner layer on the dispenser 24. 'When the toner particles are brought to the image areas of the charge image on the drum 10, to overcome this air gap, so that r ie the charge image developing.
Wie bei rrits ausgeführt, können die die Mikrofelder beseitigenden Effekte, die auf Ladungsansammlungen an der dielektrischen Grenzfläche oder im Dielektrikum zurückzuführen sind, durch periodisches '. 't-kehren der Richtung der Mikrofelder mittels Umschaltung der Polarität der Spannungsquelle gesteuert werden. Hierzu sind in den F i g. 2, 3 und 4 verschiedene Vorrichtungen dargestellt. Der Spender 24 in Fig. 2 ist als ein Zylindersegment dargestellt. Ei hat eine endlose dielektrische Schicht 36, die eine kontinuierliche und leitfähige Rasterelektrode 38 von einer Vielzahl gegeneinander elektrisch isolierter leitfähiger Gegenelektroden 40 trennt. Die Rasterelektrode kann aus Drähten bestehen oder sie ist aus einem geätzten Metallfilm mit freiliegenden dielektrischen Bereichen gebildet. Kupfer ist ein hierzu geeignetes Metall, und die dielektrischen Inseln können eine Größe von 0.01 bis 0.08 mm2 haben. Die Rasterelektrode 38 führt ein Bezugspotential, beispielsweise Erdpotential, wie es bei 42 dargestellt ist. Unter der Gegenelektrode ist eine kontinuierliche und feste Metallschicht zu verstehen. Die Dicke dieser Schicht ist nicht kritisch. Sie kann, verglichen mit der Rasterelektrode, massiv sein. Die elektrisch isolierten und leitfähigen Gegenelektroden 40 stehen in Kontakt mit Kommutatorsegmenten 30 und 32 über Kontaktbürstenanordnungen 44. Die Kommutatorsegmente 30 und 32 sind mit gleichen, jedoch einander entgegengesetzt polarisierten Spannungsquellen 46 und 48 verbunden. Bei dieser Anordnung wird der Spender während seiner Drehung durch zwei einander entgegengesetzte elektrische Zonen geführt, die durch die in Fig. I gezeigte imaginäre Linie 34 voneinander getrennt sind.As explained in the case of rrits, the effects which eliminate the micro-fields and which can be traced back to charge accumulations at the dielectric interface or in the dielectric can be caused by periodic '. 't-reversing the direction of the micro-fields can be controlled by switching the polarity of the voltage source. For this purpose, FIGS. 2, 3 and 4 different devices are shown. The dispenser 24 in Fig. 2 is shown as a cylinder segment. Ei has an endless dielectric layer 36 which separates a continuous and conductive grid electrode 38 from a plurality of conductive counter-electrodes 40 which are electrically isolated from one another. The grid electrode can consist of wires or it is formed from an etched metal film with exposed dielectric regions. Copper is a suitable metal for this purpose, and the dielectric islands can have a size of 0.01 to 0.08 mm 2 . The grid electrode 38 carries a reference potential, for example ground potential, as shown at 42. The counter electrode is understood to be a continuous and solid metal layer. The thickness of this layer is not critical. Compared to the raster electrode, it can be massive. The electrically insulated and conductive counter-electrodes 40 are in contact with commutator segments 30 and 32 via contact brush arrangements 44. The commutator segments 30 and 32 are connected to voltage sources 46 and 48 which are the same but polarized in opposite directions. In this arrangement, the dispenser is guided as it rotates through two opposing electrical zones which are separated from one another by the imaginary line 34 shown in FIG.
Wenn der Spender in der in F i g. 1 gezeigten Richtung gedreht wird, wobei ein Punkt des Spenders den Tonerbehälter 26 erreicht, wird die Spannung zwischen einer Gegenelektrode 40 und der Rasterelektrode 38 auf einen vorbestimmten Wert von beispielsweise -300 Volt eingestellt. Dieser Potentialunterschied wird während der Bewegung dieses Segments durch den Tonerbehälter und bis kurz hinter dem Entwicklungsbereich Cbeibehalten. Nachdem das gesamte Segment desIf the donor is in the position shown in FIG. 1 is rotated, being a point of the donor reaches the toner container 26, the voltage between a counter electrode 40 and the raster electrode 38 is set to a predetermined value of -300 volts, for example. This potential difference is generated during the movement of this segment through the toner container and until just past the development area Keep C. After the entire segment of the
Spenders 24a kurz hinter die F.ntwicklungszone C gelangt ist, wirl die Spannung mittels des Kommutators auf einen entgegengesetzten Wert von beispielsweise + 300VoIl umgeschaltet. Dieses Segment hält dann dieses Potential, bis es an einen Punkt gelangt, wo es wir/erum in den Tonerbehälter 26 eintritt, dann wird seine Polarität wieder auf -300 Volt umgekehrt. Auf diese Weise werden Ladungen, die sich im Dielektrikum oder an den dielektrischen Grenzflächi.n angesammelt haben, durch die Umkehrung der Richtung der Mikrofelder abgeleitet.Dispenser 24a has just passed the development zone C, the voltage is generated by means of the commutator switched to an opposite value of, for example, + 300VoIl. This segment then holds this potential until it gets to a point where it enters the toner container 26 then becomes its polarity reversed back to -300 volts. In this way, charges are built up in the dielectric or accumulated at the dielectric interfaces have derived by reversing the direction of the micro-fields.
Bei dem in F-" i g. J gezeigten Spender 24b liegt im wesentlichen die gleiche Konstruktion wie in l·' i g. 2 vor. Eine kontinuierliche dielektrische Schicht 36 trennt eine Vielzahl gegeneinander elektrisch isolierter leitfähigcr ι Rasterelektroden 50 von einer leitfähigen und kontinuierlichen C'iru;pni'lrkfm<lp 5? Pjpjp ha! ein Be/.ü!«™·- tential, beispielsweise F.rdpotcntial, wie es bei 54 gezeigt ist. Die individuellen, elektrisch isolierten leitfähigen Rastereleki.oden 50 stehen in Kontakt nut Kommutatorbereichen 30 und 32 über Btirstenanordnungen 44. Die Leitungen dieser Anordnungen sind durch die dielektrische Schicht 36 und den isolierten Bereich 56 der leitfähigen Gegenelektrode 52 geführt. Die Tonerbeschickung erfolgt in derselben Weise, wie sie bereits _· für l·' i g. 2 beschrieben wurde. Wenn der Spender 246 gedreht wird und ein isolierter Rasterelektrodenbereich 50 sich dem Tonerbehälter 26 nähert, wird die Spannung zw' ichen der Elektrode 52 und einer der Rasterelektroden 50 auf beispielsweise -300 Volt gehalten. Dieses Potential wird während der Zeit beibehalten, in der dieses Segment des Spenders durch den Behälter 26 und den Toner 28 und durch die Entwickiungszone Cbewegt wird. Nachdem das Segment kurz hinter der Entwicklungszone C angelangt ist, wird das Potential auf j beispielsweise +300VoIt umgekehrt. Diese Potentialumkehr verursacht eine Änderung der Richtung der Mikrofelder und wird in diesem Zustand beibehalten, bis der Spender wieder in den Bereich kurz vor dem Behälter 26 gelangt. An diesem Punkt werden die Felder t wieder mittels des Kommutatorbereichs 30 umgekehrt, so daß wieder das Potential von -300VoIt an den Elektroden anliegt.The dispenser 24b shown in Fig. 1 has essentially the same construction as in Fig. 2. A continuous dielectric layer separates a plurality of mutually electrically isolated conductive grid electrodes 50 from a conductive and continuous one C'iru;pni'lrkfm<lp 5? Pjpjp ha! A Be / .ü! «™ · potential, for example F.rdpotcntial, as shown at 54. The individual, electrically isolated conductive grid electrodes 50 are in Contact with commutator areas 30 and 32 via brush arrangements 44. The lines of these arrangements are led through the dielectric layer 36 and the insulated area 56 of the conductive counterelectrode 52. The toner is fed in the same way as has already been done for 1. 2. When the dispenser 246 is rotated and an isolated grid electrode area 50 approaches the toner container 26, the voltage between the electrode 52 and one of the grid electrodes 5 becomes 0 held at -300 volts, for example. This potential is maintained during the time this segment of the dispenser is moved through container 26 and toner 28 and through development zone C. After the segment has arrived shortly after the development zone C , the potential is reversed to j, for example + 300VoIt. This potential reversal causes the direction of the micro-fields to change and is maintained in this state until the dispenser reaches the area shortly in front of the container 26 again. At this point the fields t are reversed again by means of the commutator region 30, so that the potential of -300VoIt is again applied to the electrodes.
Bei dem in F i g. 4 gezeigten Spender 24c ist eine dritte Variation der Anordnung gezeigt. Hierbei besteht J") der Spender aus einer kontinuierlichen dielektrischen Schicht 36, die eine Vielzahl gegeneinander elektrisch isolierter und leitfähiger Rasterelektroden 50 von einer Vielzahl gegeneinander elektrisch isolierter und leitfähiger Gegenelektroden 52 trennt. Dieser Spender arbeitet w auf dieselbe Weise wie der in F i g. 3 und 2 gezeigte Spender. Jede der Elektroden 50 wird auf einem besonderen Bezugspotential, beispielsweise auf Erdpotential gehalten, und die Elektroden 52 erhalten ihr Potential über Kommutatorbereiche 30 und 32, die π während ungefähr 1/2 Umdrehung des Spenders ein positives, während der nächsten halben Umdrehung einIn the case of the FIG. In the dispenser 24c shown in FIG. 4, a third variation of the arrangement is shown. Here, the dispenser consists of a continuous dielectric layer 36 which separates a plurality of mutually electrically insulated and conductive grid electrodes 50 from a plurality of mutually electrically insulated and conductive counter electrodes 52. This dispenser operates in the same way as that in FIG. dispenser shown 3 and 2. FIG. Each of the electrodes 50 is, for example, maintained at a specific reference potential, ground potential, and the electrodes 52 receive their potential across Kommutatorbereiche 30 and 32, the π for approximately 1/2 turn of the dispenser a positive, the next during the half a turn
negatives Potential anlegen.apply negative potential.
In Fig. I ist eine imaginäre Linie 34 dargestellt, die zwei Halbkreiszonen bildet, durch die hindurch der Spender geführt wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen,In Fig. I an imaginary line 34 is shown which forms two semicircular zones through which the dispenser is guided. It should be noted, however,
'laß das Potential eines gegebenen Segmentes des Spenders nicht nur beibehalten wird, während dieses Segment durch die Beschickungsstelle geführt wird. Nachdem es diese Stelle verläßt und bevor es an der F.ntwicklungsstalion ankommt, kann die Polarität desDon't just let the potential of a given segment of the donor be maintained during that time Segment is guided through the loading point. After it leaves this place and before it arrives at the When it comes to the development stage, the polarity of the
ι Feldes umgekehrt werden. Die optimalen Bedingungen der lcldumkehr hängen von dem Zusammenhang zwischen Potential und Zeit ab. Wenn das Potential während der Beschickung beispielsweise -300 Volt ist, so kann die Umkehrung auf +300VoIt für denselben Zeitraum erfolgen, jedoch nicht länger, weil dann ein Effekt der Beseitigung der Mikrofelder auftritt. Diesι field can be reversed. The optimal conditions the lcldinversions depend on the relationship between potential and time. If the potential for example, while the charge is -300 volts, the inversion may go to + 300VoIt for the same Period of time, but not longer, because then an effect of eliminating the micro-fields occurs. this
k«l„„i„i .Ι.,η .!„- V r.:L_. ._: ηk «l""i" i .Ι., η.! "- V r.:L_. ._: η
.^ui.i.K.1, uwu uvi l\i»lllM(UIUlUI *\J flU.ig I, I U111 t ^tIII IHUU, daß das betrachtete Segment des Spenders in einem Zustand fehlender Ladung gehalten werden muß, nachdem die geeignete Zeit für die Feldumkehr verstrichen ist. Danach muß dieses Segment wieder auf das zur Beschickung geeignete Potential gebracht werden, und zwar kurz vor dem Eintreten in den Bereich der Tonerbeschickung. . ^ ui.iK1, uwu uvi l \ i »lllM (UIUlUI * \ J flU.ig I, I U111 t ^ tIII IHUU that the considered segment of the donor must be kept in a state of no charge after the appropriate time for After that, this segment must be brought back to the potential suitable for loading, shortly before entering the area of the toner loading.
Wenn das Beschickungspotential -300 Volt ist, kann das Umkehrpotential einen geringeren Wert von beispielsweise +15OVoIt haben, es muß jedoch für längere Zeit anliegen. Auch kann es einen höheren Wert von beispielsweise +400 Volt haben, jedoch dann für eine kürzere Zeit anliegen. Die Umkehrperiode kann auch in zwei oder mehr Einzelperioden aufgeteilt sein, bei denen das Potential geändert oder beibehalten wird. Beispielsweise kann zur minimalen Haltekraft des Toners in der Entwicklungszone ein Zustand nicht vorhandener elektrischer Felder bei den Segmenten des Spenders erzeugt werden, die die Entwicklungszone durchlaufen.When the feed potential is -300 volts, the reversal potential can be a lesser value of for example + 15OVoIt, but it must be present for a long time. It can also have a higher value of, for example, +400 volts, but then apply for a shorter time. The reversal period can also be divided into two or more individual periods in which the potential is changed or maintained. For example, a condition cannot exist for the minimum holding force of the toner in the development zone Electric fields present in the segments of the donor that make up the development zone run through.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die Feldumkehr mit den beschriebenen Vorrichtungen beschränkt ist. Jede andere geeignete Vorrichtung zur Umkehrung eines elektrischen Feldes und damit zur Entfernung angesammelter Ladungen kann nach der Erfindung eingesetzt werden. Die Erfindung beseitigt die schädlichen Auswirkungen angesammelter Ladungen, so daß ein Spender mit Mikrofeldern ohne Feldschwächung oder Feldstörung für extrem lange Zeitperioden eingesetzt werden kann.It should be noted that the invention does not the field reversal is limited with the devices described. Any other suitable device for Reversing an electric field and thus removing accumulated charges can after Invention can be used. The invention eliminates the harmful effects of accumulated charges, so that a donor with micro fields without field weakening or field disturbance for an extremely long time Periods of time can be used.
Der Spender wurde vorstehend als Zylinder beschrieben, er kann jedoch auch als endloses Band ausgebildet sein, welches den Toner von der Vorratsstelle in den F.ntwicklungsbereich bringt Für gewisse Zwecke kann auch ein Spender in Form einer flachen Platte anstelle eines endlosen Spenders vorgesehen sein.The dispenser was described above as a cylinder, however, it can also be designed as an endless belt, which carries the toner from the supply point into the For certain purposes, a dispenser in the form of a flat plate can also be used instead an endless dispenser.
Zur Bewegung der verschiedenen beschriebenen Teile ist ein Antrieb der üblichen Art vorgesehen, beispielsweise ein Motor mit Antriebsriemen und ähnlichen Elementen.To move the various parts described, a drive of the usual type is provided, for example a motor with drive belts and similar elements.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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