DE2407380B2 - Vorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen Ladungsbildes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen Ladungsbildes entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der Technik der Xerographie erhält eine xerographische Platte, die eine Schicht photoleitenden und isolierenden Materials auf einer leitenden Grundschicht aufweist, eine gleichmäßige elektrische Ladung über ihre gesamte Oberfläche und wird dann gewöhnlich durch übliche Projektionsverfahren mit einem Bild der zu reproduzierenden Vorlage belichtet. Diese Belichtung führt zu einer Entladung der photoleitenden Platte, wodurch ein latentes, elektrostatisches Bild aufgebaut wird. Die Entwicklung des latenten Ladungsmusters erfolgt mit Hilfe eines elektrostatisch geladenen, feinverteilten Materials, z. B. mit Hilfe eines elektroskopischen Pulvers, welches in Oberflächenkontakt mit der photoleitenden Schicht gebracht und auf dieser in einem Muster entsprechend dem latenten elektrostatischen Bild gehalten wird. Hierauf kann das entwickelte Bild auf geeignete Weise auf der Oberfläche, auf der es entwickelt worden ist, fixiert werden, oder es kann auf eine weitere tragende Fläche übertragen werden, auf welcher es auf bekannte Weise fixiert oder verwendet werden kann.

Bei allen zum Ausbilden von elektrostatischen Bildern angewendeten Verfahren werden diese gewöhnlich durch einen Entwicklungsschritt sichtbar gemacht. Es sind verschiedene Entwicklungssysteme bekannt, z. B. Kaskadenentwicklung, Bürstenentwicklung, Magnetbürstenentwicklung, Pulverwolkenentwicklung und Flüssigkeitsentwicklung, um nur einige wenige zu nennen. In Verbindung mit diesen verschiedenen Entwicklungssystemen ist es bekannt, daß eine leitende Steuerelektrode sehr wirksam bei der Beeinflussung elektrostatischer Gradienten zum Entwickeln von Bildern mit variierenden Ladungsgradienten und mit relativ großen festen oder durchgehenden Bildbereichen ist. Gleichzeitig sind beim Entwickeln von Bildern, welche allgemein keine festen Bereiche aufweisen und hauptsächlich Zeilenkopien enthalten, sehr gute Ergebnisse allgemein auch ohne diese Elektrode erzielbar. Ein weiteres wichtiges Entwicklungsverfahren ist in der US-PS 28 95 847 gezeigt. Bei diesem Entwicklungsverfahren wird ein tragendes Teil, wie ein Band, ein Blatt oder ein anderes Geber oder Donor genanntes Teil verwendet, welches eine lösbare Schicht elektroskopischer, markierender Teilchen trägt, die in engen Kontakt mit einer das Bild tragenden Platte gebracht werden müssen, um entsprechend dem zu entwickelnden elektrostatischen Bild abgelagert zu werden. Bei der Geber- oder Übertragungsentwicklung dieser Art sind die elektrischer. Eigenschaften des Geberteils ein Faktor für das Entwickeln im Ansprechen auf die Eigenschaften der Bereiche des latenten Ladungsbildes. Insbesondere sprechen elektrisch isolierende Geberteile am besten auf Zeilenkopien an, während elektrisch leitende Geberteile am besten auf fest durchgehende Bereiche in einer der Steuerelektrode vergleichbaren Weise ansprechen. Entsprechend sind frühere Versuche,

eine flexible Entwicklung auf einer praktischen Basis zum Entwickeln jeder Art von Bildern, wie fest durchgehende Bereiche und Zeilenkopien, auf Schwierigkeiten gestoßen. Dies hat zu Beschränkungen bei den gewöhnlichen Kopiersystemen geführt und eine besondere Auswahl bezüglich der einzelnen zu reproduzierenden Materialien erforderlich gemacht.

Wie obenerwähnt, wird bei der Übertragungsentwicklung allgemein eine Schicht von Toner zu einer photoleitenden Fläche mit Bild gebracht, wo die Tonerteilchen von der Schicht auf die Bildbereiche übertragen werden. Bei einem dieser Entwicklungsverfahren wird die Schicht von Tonerteilchen einem Geberteil zugeführt, welches die Teilchen auf seiner Oberfläche halten kann, und dann wird das Geberteil in dichte Nähe der photoleitenden Oberfläche gebracht. In dieser Position werden Tonerteilchen in der Tonerschicht auf dem Geberteil durch die elektrostatische Ladung auf der photoleitenden Fläche zu dieser hingezogen, so daß die Entwicklung stattfindet. Bei diesem Verfahren müssen die Tonerteilchen einen Luftspalt durchqueren, um die Bildbereiche der photoleitenden Fläche zu erreichen. Bei zwei anderen Übertragungsverfahren kommt das tonerbeladene Geberteil tatsächlich in Kontakt mit dem Photorezeptor mit Bild und es tritt kein Luftspalt auf. Bei einem dieser Verfahren wird das Geberteil ohne Schlupf in und außer Kontakt mit dem latenten elektrostatischen Bild gerollt, um das Bild in einem einzigen schnellen Schritt zu entwickeln. Bei einem anderen derartigen Verfahren wird das Geberteil über die xerographische Oberfläche geschoben. Ein Schieben des Toners über die Breite dar schmälsten Zeile wird die Menge an für die Entwicklung einer Zeile senkrecht zu der Schieberichtung verfügbaren Toner verdoppeln und der Betrag des Schiebens kann vergrößert werden, um eine größere Dichte oder größere Bereichsüberdeckung zu erzielen.

Es ist daher festzustellen, daß der Ausdruck »Übertragungsentwicklung« ein Oberbegriff für Entwicklungsverfahren ist, bei welchen (1) die Tonerschicht außer Kontakt mit der photoleitenden Fläche mit Bild ist und die Tonerteilchen zum Bewirken der Entwicklung einen Luftspalt durchqueren müssen, (2) die Tonerschicht zum Bewirken der Entwicklung in rollenden Kontakt mit der photoleitenden Fläche mit Bild gebracht wird, und (3) die Tonerschicht in Kontakt mit der photoleitenden Fläche mit Bild gebracht und über diese Fläche geschoben wird, um die Entwicklung zu bewirken. Die Übertragungsentwicklung ist auch als »Aufsetzentwicklung« bekanntgeworden.

In Verbindung mit der Übertragungsentwicklung ist es auch bekannt, daß durch Anlegen einer gesteuerten Vorspannung an ein Geberteil mit geeigneten elektrischem Widerstand während des Kontakts mit einer Platte, die gerade entwickelt wird, das Geberteil ähnliche Ergebnisse wie eine Steuerelektrode, wie oben beschrieben, ergibt. Das heißt, durch Anlegen eines Vorspannungspotentials an die Rückseite des Geberteils, wenn dieses Entwickler im Kontakt mit einem latenten elektrostatischen Bild bringt, wird dieses wirksamer als ein isolierendes oder einen hohen spezifischen Widerstand aufweisendes nicht vorgespanntes Geberteil zum Entwickeln von Bildern mit relativ großen festen durchgehenden Bereichen wie auch mit den verschiedenen Ladungsabstufungen, welche gewöhnlich bei Bildern mit kontinuierlichem Ton auftreten. Gleichzeitig kann beim Entwickeln von Bildern ohne durchgehende feste Bereiche und Tonabstufungen, welche primär aus Zeilenkopien bestehen, eine noch größere Bildbelichtungsbreite dadurch erreicht werden, daß mit dem Geberteil in dessen ursprünglichen Zustand größeren Widerstand ohne den Nutzen einer angelegten Koronavorspannung entwikkelt wird.

Eine Anzahl von Übertragungsentwicklungssystemen sind entwickelt worden, bei welchen die Hintergrundentwicklung auf ein Minimum gebracht ist In der US-PS

ίο 32 32 190 ist ein Übertraglingsentwicklungssystem beschrieben, bei welchem die geladenen Tonerteilchen auf einem Geberteil gespeichert werden und die Entwicklung durch Übertragen des Toners von dem Geberteil zu den Bildbereichen auf der photoleitenden Oberfläche über eine endlichen Luftspalt, der durch die räumliche Anordnung des Geberteils und der das Bild tragenden Fläche bestimmt ist, bewirkt wird. Eine Aktivierung der Tonerteilchen, d. h. ein Entfernen von der Oberfläche des Geberteils und ein Anziehen zu den Bildbereichen (Entwicklung) erfolgte primär infolge des Einflusses der Kräfte des zu der geladenen photoleitenden Plattenoberfläche gehörigen elektrostatischen Feldes. Aus diesem Grunde war die räumliche Anordnung der zwei zusammenarbeitenden Teile (Geberteil und photoleitende Fläche) in bezug zueinander kritisch. Sollten die Teile zu nahe beieinander sein, so tritt eine übermäßige Hintergrundentwicklung auf, während ein zu großer Abstand zu einer unzureichenden Entwicklung führt.

Bei der Anwendung eines elektrischen Feldes auf ein Übertragungs-Entwicklungssystem ergab sich das Problem der Hintergrundentwicklung. Dies war eine Folge der Tatsache, daß, während das Anlegen einer Vorspannung über die Entwicklungszone die Ablagerung von elektroskopischen Teilchen auf dem geladenen Bildmuster unterstützte, die geladenen Tonerteilchen auch in die ungeladenen Bereiche oder Hintergrundbereiche des Musters bewegt wurden, wodurch sich eine Hintergrundentwicklung ergab.
In der US-PS 28 39 400 ist ein Übertragungsentwicklungssystem ohne Kontakt beschrieben, bei welchem ein kontinuierliches und gleichmäßiges Kraftfeld in der Übertragungszone erzeugt wird und das zu dem geladenen Bildelement gehörige elektrostatische Kraftfeld während der Aktivierung und Entwicklung unterstützt. Die Anwendung dieser Art von elektrischem Kraftfeld kann jedoch nicht einfach die Übertragung von Tonerteilchen über einen breiteren Spalt ermöglichen. Da das Kraftfeld kontinuierlich und gleichmäßig ist, läßt sich keine zusätzliche Steuerung

so des Entwicklungsprozesses erreichen. Das zu dem latenten Bild gehörige elektrostatische Kraftfeld bleibt daher der vorherrschende Mechanismus, mit dessen Hilfe die Tonerteilchen sowohl aktiviert als auch zu den Bildbereichen der photoleitenden Fläche angezogen werden.

Wie sich aus den obigen Ausführungen ableiten läßt, kann die xerographische Entwicklung und insbesondere die Übertragungsentwicklung wesentlich verbessert werden, wenn eine gepulste Vorspannung zum Verbes-

bo sern sowohl von Zeilenkopien als auch Kopien kontinuierlicher Tonabstufung bei der Übertragungsentwicklung verwendet werden kennte.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung unter Verwendung eines kontaktfreien Geberteils zu schaffen, mit welchen eine bessere Entwicklung in einem räumlichen Spalt zwischen dem Geberteil und der das Bild tragenden Fläche ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ergebenden Merkmale gelöst.

Es werden also ein Geberteil benachbart und mit Abstand zu einer photoempfindlichen Platte und eine Einrichtung zum Anlegen einer gepulsten Vorspannung an das Geberteil vorgesehen. Die angelegten Impulse sind eine Kombination eines kurzen intensiven elektrischen Impulses zum Lösen des Toners von dem Geberteil und Einleiten dessen Bewegung zu dem Photorezeptor hin und einer Nennvorspannung zum Verhindern von Hintergrundentwicklung. Das vorliegende gepulste Vorspannungsentwicklungssystem ermöglicht die Herstellung guter Bilder über größere Spaltbreiten, als es mit der Anwendung einer kontinuierlichen Vorspannung möglich ist. Die Erfindung führt zu einer ausgezeichneten Entwicklung mit kontinuierlicher Tonabstufung und mit Zeilenkopien bei geringer Hintergrundentwicklung.

Zweckmäßige Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden zur näheren Erläuterung der Einzelheiten und Vorteile der Erfindung im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines kontinuierlichen automatischen xerographischen Kopiergeräts unter Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform der Entwicklungstechnik gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Eigenschaften der gesteuerten Pulsationstechnik, wie sie bei der bevorzugten Ausführungsform Verwendung findet,

Fig.3 eine Querschnittsansicht eines Entwicklungssystems der bevorzugten Ausführungsform, welche deren besonderen Mechanismus darstellt,

Fig. 4 eine teilweise Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Entwicklungstechnik gemäß der Erfindung,

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Eigenschaften der gesteuerten Pulsationstechnik, wie sie bei der weiteren Ausführungsform der Erfindung Verwendung findet, und

Fig.6 eine Querschnittsansicht eines Systems mit einem Übertragungs- oder Geberteil und einer photoleitenden Oberfläche, wie es zum Entwickeln eines latenten, elektrostatischen Bildes entsprechend der weiteren Ausführungsform der Erfindung Verwendung findet.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein kontinuierliches xerographisches Gerät dargestellt, mit welchem eine elektrostatische Reproduktion einer Kopie auf einem Papierblatt, einer Papierbahn oder dergleichen hergestellt werden kann. Die Vorrichtung enthält eine xerographische Platte in Form einer zylindrischen Trommel 10, welche eine photoleitende isolierende Umfangsfläche auf einem leitenden Substrat aufweist. Die Trommel ist auf einer drehbaren Welle 15 befestigt und wird durch einen Motor 16 über einen Riemen 17 und ein auf der Welle 15 befestigtes Antriebsrad 18 angetrieben.

Benachbart dem Bewegungsweg der Oberfläche der Trommel 10 ist ein Ladeelement 21 vorgesehen, das, z. B. eine Koronaentladungselcktrode positiver Polarität, bestehend aus einem dünnen Draht, umfaßt, welcher auf geeignete Weise mit einer Hochspannungsquellc 22 mit genügend hohem Potential verbunden ist, um eine Koronaentladung von der Elektrode zu der Oberfläche der Trommel 10 zu bewirken. In Drehrichtung der Trommel auf die Ladestation 20 mit dem Ladeelement 21 folgend ist eine Belichtungsstation 23 vorgesehen, welche aus einer geeigneten Einrichtung zum Aufbringen eines von einer ursprünglichen Kopie oder einer Vorlage 24 reflektierten oder projizierten Strahlungsmusters auf die Oberfläche der xerographischen Trommel besteht. Um die Belichtung durchführen zu können, ist die Belichtungsstation mit einer Projektionslinse 25 oder einem anderen üblichen Belichtungsme- chanismus versehen, welcher vorzugsweise mit einem Schlitzprojektionsverfahren zum Fokussieren des sich bewegenden Bildes an einem Belichtungsschlitz 26 arbeitet.

Auf die Belichtungsstation folgt eine im folgenden näher beschriebene Entwicklungsstation 30, mit deren Hilfe das latente Bild sichtbar gemacht wird. Nach der Entwicklungsstation ist eine Übertragungsstation 31 angeordnet, in welcher ein entwickeltes Bild von der Oberfläche der Trommel auf ein Übertragungsband 32 übertragen wird, welches seinerseits von einer Versorgungsrolle 33 in Kontakt mit der Oberfläche der xerographischen Trommel an einem Punkt unterhalb einer Übertragungselektrode 34 vorgeschoben wird. Nach der Übertragung wird das Übertragungsband zweckmäßig durch eine Fixier- oder Schmelzeinrichtung 35 auf eine Aufwickelrolle 36 geführt, welche über eine Schlupfkupplungsanordnung 37 von dem Motor 16 angetrieben wird, Vorzugsweise ist die Übertragungselektrode 34 eine Koronaentladungselektrode, welche mit einer Hochspannungsquelle 40 verbunden ist, wodurch ein auf der Oberfläche der Trommel entwickeltes Pulverbild auf die Oberfläche des Übertragungsbandes übertragen werden kann. Die Schmelzeinrichtung 35 fixiert primär das übertragene Pulverbild auf das Übertragungsband, um einen xerographischen Druck oder eine Kopie zu erhalten. Nach der Übertragung dreht sich die xerographische Trommel 10 weiter vorbei an einer Reinigungsstation 41, in welcher restliches Pulver von der Trommeloberfläche entfernt wird. Die Reinigungsstation kann beispielsweise eine sich drehende Bürste 42 aufweisen, welche von einem Motor 43 über einen Riemen 44 angetrieben wird, wobei die Borsten der Bürste gegen die Oberfläche der Trommel anliegen, um restlichen Entwickler von dieser zu entfernen. Wahlweise können weitere Ladeeinrichtungen, Beleuchtungseinrichtungen oder dergleichen elektrische oder gesteuerte Vorgänge bewirken.

In der Entwicklungsstation 30 ist ein im folgenden näher beschriebenes Geberteil 50 in der Form einer zylindrischen Walze wirksam, welches sich um die zentrale Achse einer Welle 51 dreht. Die Drehung des Geberteils wird mit Hilfe der Achse 51 bewirkt, welche ihrerseits von einem Motor 55 über einen Riemen 56 angetrieben ist, um den Zylinder vorzugsweise in der gleichen Richtung wie die Oberfläche der sich drehenden Trommel 10 anzutreiben. Die Geschwindigkeiten des Geberteils und der Trommel können im wesentlichen die gleichen sein, oder das Geberteil kann sich mit einer Geschwindigkeit von 5- bis lOmal so

bo schnell wie die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel bewegen, um eine stärkere Entwicklung in den Bildbereichen zu bewirken. Mit dem Geberteil 50 ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 eine Impulserzeugungsqueüe oder ein Impulsgenerator 61

(,5 zum Anlegen der gepulsten Vorspannungspolentialc gemäß der Erfindung verbunden. In einem anderen in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Hochspannungsquelle 59 mit dem Geberteil 50 verbunden, so

daß ein Potential zwischen der photoleitenden Schicht 12 und dem zylindrischen Geberteil 50 angelegt werden kann. Mit der Hochspannungsquelle 59 ist ebenfalls ein Impulsgenerator 60 verbunden.

Zwischen dem Geberteil 50 und der Trommel 10 wird ein räumlicher Spalt 70 von etwa 0,05 bis etwa 0,5 mm gehalten. Der tatsächliche Entwicklungsschritt innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung wird durch Halten eines Spalts zwischen etwa 0,05 und 0,178 mm zwischen dem sich drehenden Geberteil und dem Photorezeptor durchgeführt, wobei ein gepulstes elektrisches Feld verwendet wird, um die geeigneten Feldverhältnisse zu schaffen, durch welche eine optimale Entwicklung von Teilen und festen durchgehenden Flächen mit einem Minimum an Hintergrundablagerungen bewirkt wird. Jede Art von Impulsgeneratorquelle, einschließlich Kombinationen von Gleichstromquellen, welche die im folgenden näher erläuterte erforderliche Impulsgabe bewirken, wird im Bereich der Erfindung geeignet sein.

Benachbart einem Teil des Bewegungsweges des Geberteils 50 in der Entwickiungsstation ist eine Pulverladestation vorgesehen, die z. B. einen Entwicklertrichter 57 umfassen kann, der eine Menge an Entwickler 58 enthält. Der Entwickler 58 kann eine Art von Tonerpulver oder elektroskopischem Pulver sein. Andere Lademechanismen können verwendet werden, z. B. eine Staubbürste oder dergleichen, wie es in dieser Technik bekannt ist.

Während das Geberteil nach Fig. 1 oder Fig.4 als zylindrisches Element beschrieben worden ist, versteht es sich, daß das Geberteil auch die Form eines Gewebes, eines Bandes, einer Rolle oder eines anderen Aufbaus haben kann. Ein bevorzugtes Geberieil ist ein Mikrofeldgeber, der aus einem gewalzten Aluminiumzylinder besteht, auf dem eine dünne Schicht isolierenden Emailles angebracht ist, während auf der Emailleschicht eine dünnere Schicht Kupfer in Form eines Gittermusters aufgeätzt ist. Die Emailleschicht würde eine Dicke von etwa 0,05 mm haben, während die Kupfergitterschicht eine Dicke in der Größenordnung von 0,127 mm hätte. Ein typisches Giuermusier eines Gebcrleils dieser Art weist ungefähr 47 bis 59 Linien pro cm mit einem Verhältnis der Oberflächenbereiche Isolator zum Gitter von etwa ^!?5 bis 1,0 auf. Damit ein Geberteil zu funktioniere·· ■■ rmag, muß es erst eine genügende Festigkeit und Uauerhaftigkeil aufweisen, um in einem sich kontinuierlich wiederholenden Vorgang verwendet werden zu können, und zusätzlich sollte es ein elektrischer Isolator sein oder wenigstens einen genügend hohen elektrischen spezifischen Widerstand von etwa 10¹² Ωαη oder mehr aufweisen. Dies ist nicht als absolute Grenze zu betrachten, da die Anforderungen an den spezifischen Widerstand kleiner als etwa 10" Ocm und darunter werden; wenn die Zeitdauer der Belichtung zwischen den bestimmten Teilbereichen des Geberteils und der xerographischen Platte verringert wird. Die Verwendung eines Gebermaterials mit zu geringem spezifischem Widerstand ermöglicht daher ein übermäßiges Eindringen von Ladung von der Koronaentladungsquelle in das Geberteil innerhalb der Kontaktzeit. Als Ergebnis bewirken, wenn ein Geberieil geringen spezifischen Widerstands sich von den geladenen zu den ungeladenen Bereichen des latenten elektrostatischen Bildes bewegt, die in die Masse des Gcbcrteils eingeführten Ladungen eine übermäßige Ablagerung von Toner in diesen ungeladenen Bereichen oder Hinlcrgrundbercichcn. Gleichzeitig können jedoch tür Entwicklungsgeschwindigkeiten mit kürzeren Kontaktzeiten Materialien geringeren spezifischen Widerstands verwendet werden. Für diesen Zweck geeignete Materialien sind beispielsweise Teflon, Polyäthylen-terephthalal (Milar) und Polyäthylen.

Bei der Durchführung der Entwicklung wird ein Mikrofeldgeber der oben beschriebenen Art als Geberteil 50 in den F i g. 1 und 4 benutzt. Allgemein sind die vier grundsätzlichen Schritte bei der Durchführung

ίο eines Entwicklungsprozesses Laden des Geberteils mit Toner, Koronaladen des Toners (vgl. das Koronaladelement 71 in Fig. 1), Führen des Toners zu dem latenten elektrostatischen Bild auf der photoleitenden Oberfläche und Entfernen des restlichen Toners von dem Geberteil, um eine Wiederholung des Prozesses zu ermöglichen. Bei dem tatsächlichen Entwicklungsvorgang in den meisten Geräten sind zusätzliche Schritte erforderlich, wie z. B. die Entfernung von angesammeltem Toner und die Koronaentladung des Gebertcils, wobei diese Schritte Hilfsschritte für den Entwicklungsprozeß sind.

Zum Laden eines Mikrofeldgebers der oben beschriebenen Art wird dem Gitter eine Vorspannung zugeführt, welche starke elektrische Randfelder zwischen dem Kupfergitter und dem geerdeten Aluminiumsubstrat erzeugt. Während das Geberteil durch ein Bett von vibrierendem Toner gedreht wird, nehmen diese Felder Toner auf das Geberteil sowohl in den Bereichen des Gitters als auch des Emailleisolators auf. Beim nächsten Prozeßschritt wird diese Schicht vow Toner unter Verwendung einer negativen Korona (siehe Teil 71 in Fig. 1) negativ geladen. Wenn der Toner am Umfang benachbart der räumlich mit Abstand angeordneten photoleitenden Schicht mit dem darauf befindlichen elektrostatischen Bild vorbeigeführt wird, wird ein Rechteckimpuls bestimmter Potentiale (vgl. Teil 6! in Fig. 1) durch einen Impulsgenerator dem Geberteil zum Bewirken der Entwicklung zugeführt. Die Gesamtwirkung der gepulsten Vorspannung ist ein wechselndes negatives und positives Potential zwischen der xerographischen Platte und dem Geberteil und der xerographischen Platte und erleichtert eine kontinuierliche Tonerentwicklung.

In F i g. 2 ist ein Impulszyklus dargestellt. Grundsätzlieh zerfällt der einzelne Impulszyklus in zwei Komponenten, nämlich in einen negativen Teil, welcher als Aktivierungsphase bezeichnet wird und durch ein während einer Zeit T₁, wirkendes Aktivierungspolential V„ definiert ist, und in einen positiven Teil, welcher als Entwicklungsphase bezeichnet wird und durch ein während einer Zeit Td wirkendes Potential K/definiert ist. Die Anzahl von Wiederholungen eines Impulszyklus pro Sekunde ist als Impulsfrequenz Rdefiniert, wobei

R =

ist. Wenn die Aktivierungs- und Entwicklungszeiten in Mikrosekunden gegeben sind und k eine Proportionalitätskonstante gleich 1000 ist, ergibt sich die Impulsfrequenz in kHz. Eine Null-Bezugsspannung wird für alle Spannungspegel verwendet. In Wirklichkeit ist der Impuls in der Form nicht perfekt. Die Anstiegszeiten sind jedoch genügend klein, daß sie vernachlässigt werden können. Bei Verwendung der oben beschriebenen Mikrofeldgeber wird der Impuls gewöhnlich sowohl dem Gitter als auch dem Aluminiumsubslral zugeführt.
Wie aus F i g. 2 zu erkennen isl, muß jede Definition

der Parameter eines Rechteckimpulses das Aktivicrungspotential K,, die Aktivierungszeit T_:h das Entwicklungspotential V₁/ und die Impulsfrequenz umfassen. Diese Parameter können variiert werden, um den Abständen zwischen Geberteil und Photorezeptor von etwa 0,05 bis 0,5 mm angepaßt zu werden.

Aktivierungszeiten T₁, zwischen 10 und 200 Mikrosekunden und Entwicklungszeiten Ta zwischen 100 und 500 Mikrosekunden (Impulsfrequenzen zwischen etwa 1,5 und 10 kHz) geben verbesserte Ergebnisse. Die besten Ergebnisse werden erzielt mit Abständen zwischen 0,05 und 0,178 mm, Aktivierungszeiten zwischen 30 und 70 Mikrosekunden und Entwicklungszeiten zwischen 100 und 180 Mikrosekunden (Impulsfrequenzen zwischen etwa 4 und 8 kHz). Typische Zeiten sind 50 Mikrosekunden Aktivierungszeit und 150 Mikrosekunden Entwicklungszeit, was zu einer Impulsfrequenz von 5 kHz führt.

Das Aktivierungspotential bei Abständen von 0,05 bis 0,178 mm ist etwa -150 V oder größer (d. h. -150 V, — 200 V usw.). Das Entwicklungspotential bei diesen Abständen ist etwa +400 V oder größer (+450 V). Die Bereiche des Aktivierungspotentials V_a bewegen sich von etwa — 150 bis —450 V. Das Entwicklungspotential ändert sich von etwa +400 bis +800V. Jede Kombination von K-, und Vd kann verwendet werden, wenn die Spitzenamplitude der Impulsvorspannung, d. h. die Differenz zwischen V_n und Vd vorzugsweise 800 V nicht überschreitet.

In F i g. 3 ist der Mechanismus dargestellt, der in dem räumlichen Spalt zwischen dem Geberteil und der photoleitenden Oberfläche auftreten kann. Der Vorspannpegel ist während des Aktivierungsteils des Impulses derart, daß die negativen Tonerteilchen eine Feldkraft in Richtung des Photorezeptors oder der Trommel 10 erfahren. Die Trommel 10 enthält ein Substrat 11 und eine photoleitende Schicht 12. Diese Kraft tritt zusätzlich zu der durch das Potential auf dem Photorezeptor erzeugten Kraft auf, und aus diesem Grunde ergeben die Bildbereiche eine größere Aktivierungskraft als die Bereiche ohne Bild oder die Hintergrundbereiche. Die Dauer des aktivierenden Feldes ist deshalb wichtig, weil ein Bruchteil dieser Zeit zum Überwinden der Toner-Geberteil-Bindung verbraucht wird, während die restliche Zeit für das Treiben des Toners zu dem Bildelement zur Verfügung steht. Daher ist die tatsächliche Position des Tonerteilchens in dem Spalt sowohl von den auf das Teilchen ausgeübten Kräften als auch von der Zeitdauer der aktivierenden Kraft abhängig. Eine ähnliche Analyse kann bezüglich des Vorgangs durchgeführt werden, welcher während des tatsächlichen Entwicklungsteils des Zyklus auftritt. Die Vorspannpegel, welche während des Entwicklungsteils des Impulses erzeugt werden, sind derart, daß ein negatives Tonerteilchen in dem Spalt eine Feldkraft weg von dem Photorezeptor erfährt. Mit Hilfe dieses Mechanismus wird Toner, welcher nicht von dem durch die Bildbereiche bewirkten Feld erfaßt worden ist, auf das Geberteil hin und weg von den Bereichen ohne BiIa oder Hintergrundbereichen gezogen.

In der anderen Ausführungsform nach F i g. 4 wird ein gepulstes elektrisches Feld zwischen die Platte und das Geberteil gelegt, um eine Vorspannung für die negativ geladenen Tonerteilchen zu erzeugen, wenn sich diese Tonerteilchen am Umfang benachbart der mit räumlichem Abstand angeordneten photoleitenden Schicht, auf welcher sich das elektrostatische Bild befindet, bewegen. Wenn sich das Geberteil der Platte nähert, führt das zwischen der Platte und dem Geberteil angelegte Feld den Toner in den Spalt. Bei einem vorübergehenden Aufhören der Vorspannung werden die in dem Feld der geladenen Bildbereiche der Platte erfaßten Teilchen weiter abgelagert werden, während die Teilchen in den Bereichen ohne Bild zu dem Geberteil zurückkehren werden.

In Fig.5 ist ein typischer Impulszyklus dargestellt.

ίο Grundsätzlich zerfällt der einzelne Impulszyklus in zwei Komponenten, nämlich in einen während einer Zeit Ti wirkenden Teil mit nichtaktivierendem Null-Potential und in einen negativen Teil, welcher durch ein während einer Zeit T₁, aktivierend wirkendes Potential ^definiert ist. Die Zahl der pro Sekunde wiederholten Impulszyklen wird als Impulsfrequenz definiert.

In F i g. 6 ist der Mechanismus gezeigt, welcher in dem Entwicklungszwischenbereich der zweiten Ausführungsform, d. h. dem räumlichen Spalt zwischen dem Geberteil und der photoleitenden Oberfläche auftritt. Wie dargestellt, ist der Vorspannungspegel während des inaktiven Teils oder des Teils mit Null-Potential des Impulses derart, daß die negativen Tonerteilchen lediglich eine Feldkraft erfahren, welche durch die geladenen Bereiche des Photorezeptors oder der Trommel 10 hervorgerufen wird, wobei die Trommel 10 ein Substrat 11 und eine photoleitende Schicht 12 aufweist. Wenn das Potential angelegt wird, erfahren die Tonerteilchen eine größere Feldkraft, welche ausreicht, sie vom Geberteil 50 zu lösen und in den räumlichen Spalt zu bewegen. Wenn das Potential durch Pulsen auf Null verringert wird, bewegen sich die derart gelösten elektroskopischen Teilchen in dem Feld des Ladungsbildes weiter zur Ablagerung, während die Teilchen in den

j5 Bereichen ohne Bild zurück zu dem Geberteil gezogen werden. Die Gesamtwirkung des Pulsens ist eine verstärkte Entwicklung in den Bildbereichen und keine Entwicklung in den Hintergrundbereichen. Wie sich aus der Beschreibung des Mechanismus erkennen läßt,

4ü müssen beim Optimieren aller Parameter des Entwicklungssystems sowohl die Anlegedauer des Potentials als auch die Größe des räumlichen Spaltes besonders betrachtet werden.

Bei den experimentellen Arbeiten im Rahmen und bei der Entwicklung der vorliegenden Erfindung wurde eine einfache Werkbankvorrichtung verwendet. Ein zylindrisches Geberteil mit einem Gitter mit 47 Linien pro cm wurde durch Drehen durch einen vibrierenden Tonerbehälter beschickt und dann negativ geladen. Der

talsächliche Schritt der Übertragungsentwicklung wurde durch Rollen des Geberteils über eine mit Halogen angereicherte Selenplatte durchgeführt. Der Abstand zwischen Geberteil und Photorezeptor wurde durch Abstandhalter aus Kunststoff auf den Kanten der Platte gehalten. Nennabstände von 0,05 bis 0,178 mm wurden für die meisten Versuche verwendet. Da es das Hauptziel der Versuche war, verschiedene Entwicklungsvariablen zu untersuchen, wurden die Lade- und Beschickungsfunktionen weitgehend konstant gehalten.

Typische Tonerschichtcn waren 0,05 bis 0,0635 mm dick und wurden optisch überwacht. Die Ladung der Tonerschicht wurde durch Erfassen des Potentials über der Tonerschicht nach dem Laden überwacht. Die Bildqualitätsmcssungcn wurden dann mit Semimikro-Densitometcrsystemen durchgeführt, und die Impulsvariablen wurden auf einem Oszillographen in allen Phasen des Versuchs eingestellt und überwacht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen Ladungsbildes auf einem Aufzeichnungsträger, mit einem eine gleichmäßige Schicht elektrostatisch geladener Tonerteilchen tragenden Geberteil, der unter Bildung eines räumlichen Spaltes mit Abstand zu dem Aufzeichnungsträger angeordnet oder geführt ist und mit einer Einrichtung zum Anlegen einer das Feld des Ladungsbildes überlagernden Vorspannung zwischen dem Geberteil und dem Aufzeichnungsträger, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (60, 61) zur Erzeugung einer periodisch gepulsten Vorspannung mit einer Aktivierungsphase (U), während der Tonerteilchen vom Geberteil (50) gelöst werden, und mit einer Entwicklu»?gsphase (to), während der Tonerteilchen in den Spaltbereichen, denen Bilduntergrundbereiche des Aufzeichnungsträgers (10) gegenüberstehen, zum Geberteil (50) zurückkehren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der räumliche Spalt (70) etwa 0,05 bis 0,178 mm mißt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Geberteil (50) die Form eines drehbaren Zylinders hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Geberteil (50) ein Aluminiumsubstrat und eine Oberflächenschicht aus Emaille aufweist, welche eine geätzte Kupferschicht in der Form eines Gittermusters trägt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter etwa 47 bis 59 Linien pro cm enthält.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung beim Wechsel der Phasen das Vorzeichen umkehrt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential des Geberteils (50) gegenüber dem Aufzeichnungsträger (l0) während der Aktivierungsphase (U) eine negative Polarität von mehr als 150 V und während der Entwicklungsphase (t_D) eine positive Polarität von mehr als 400 V hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen dem Aktivierungspotential und dem Entwicklungspotential nicht größer als 800 V ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungspotential während einer Zeitdauer von etwa 30 bis 70 Mikrosekunden und das Entwicklungspotential während einer Zeitdauer von etwa 100 bis 180 Mikrosekunden anlegbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungs- und Entwicklungszeiiabschnitte des Impulses eine Impulsfrequenz von etwa 4 bis 8 kHz ergeben.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungs- und Entwicklungszeitabschnitte des Impulses eine Impulsfrequenz von 5 kHz ergeben.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung während der Entwicklungsphase (t_D) gleich Null ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch

gekennzeichnet, daß die Impulse eine Frequenz von etwa 10 bis 3000 kHz haben.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsbereich der gepulsten Vorspannung bis etwa 750 V reicht.