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Xerographisches Entwicklungsverfahren Bei der Entwicklung latenter
elektrostatischer Ladungsbilder, wie sie z. B. als Zwischenstufe im xerographischen
Verfahren erzeugt werden, werden elektroskopische Pigmentteilchen mit dem Ladungsbild
in Kontakt gebracht und haften entsprechend der Verteilung der elektrostatischen
Ladung auf dem Ladungsbild. Für den Arbeitsvorgang der Aufbringung der Teilchen
sind schon viele Lösungen bekanntgeworden. Die Hauptschwierigkeit liegt dabei in
der Erzeugung eines gleichmäßigen, gut kontrastierten Bildes. Bei den Wischverfahren
taucht eine weiche Pelzbürste in ein Pulver und bringt dann die an den Bürstenhaaren
haftenden Teilchen in Kontakt mit dem Ladungsbild. Bei der Reibung der Bürstenhaare
an dem Tönungsmittel erfolgt ein Elektronenaustausch zwischen zwei triboelektrisch
verschiedenen Materialien. Die Bürstenhaare werden dabei positiv geladen, während
die Teilchen eine negative Ladung erhalten. Da beide Gegenstände gute Isolatoren
sind, bleibt die Ladungsverteilung auch bei ihrer Trennung voneinander aufrechterhalten.
Diese sogenannte Bürstenentwicklung liefert an sich brauchbare Bilder, jedoch ist
sowohl die Kontrastierung wie auch die Dichte des Pulverbildes bislang nicht in
gleichbleibender Qualität zu halten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt diese Nachteile dadurch,
daß die Bürstenentwicklung in einer Atmosphäre konstanter relativer Feuchte betrieben
wird. Es hat sich gezeigt, daß bei diesem Verfahren mittelbar über die Einhaltung
eines bestimmten, durch Feuchtigkeitsregelung herbeigeführten elektrischen Widerstandes
der Bürstenfasern die Aufladungshöhe der Teilchen auf einem günstigen Wert eingestellt
gehalten werden kann.
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Vorteilhaft wird die relative Feuchtigkeit in einer gekapselten Bürstenentwicklervorrichtung
nach Art eines selbsttätig regulierenden Kreises konstant gehalten.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung,
den Ansprüchen und der nachstehend aufgeführten Zeichnung.
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Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Schaubild einer xerographischen Druckmaschine
mit Bürstenentwicklungsvorrichtung; Fig. 2 stellt ein latentes elektrostatisches
Ladungsbild in Form des Buchstabens X dar; Fig. 3 dient zur Erläuterung der Wirkungsweise
einer Bürstenentwicklungsvorrichtung; Fig. 4 zeigt eine Schaltung zum einfachen
Messen des elektrischen Widerstandes einer ganzen Bürste der Entwicklungsvorrichtung;
Fig. 5 stellt ein Schaubild der Beziehung der relativen Feuchte zum Widerstand der
Bürste, gemessen in der Anordnung nach Fig. 4, dar; Fig. 6 zeigt ein Mittel zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur konstanten Einstellung der relativen
Feuchte in einer Bürstenentwicklervorrichtung.
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In der bekannten »Xerographie-Maschine« nach Fig. 1 wird die umlaufende
Xero-Platte 11 zunächst durch eine Koronaeinheit 12 aufgeladen, dann in der optischen
Einrichtung 13 entsprechend dem zu druckenden Bild belichtet und in der Entwicklungsvorrichtung
15, 36, 37 durch Bürsten mit dem Tönungsmittel bestäubt. Über eine an hoher Spannung
liegende Walze 16 geringer Leitfähigkeit wird das Pulverbild auf den zu bedruckenden
Aufzeichnungsträger 17 herübergezogen. Schließlich wird die Xero-Platte 11 in der
Station 18 von den restlichen Pigmentteilchen gereinigt.
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Das latente elektrostatische Bild 27 (Fig. 2) in Form des Buchstabens
»X« besitzt eine positive elektrische Ladung von etwa +600 V. Der Untergrund 28
der Xero-Platte 25 weist nach der lichtelektrischen Entladung in der optischen Vorrichtung
13 (Fig. 1) z. B. noch eine Restladung von +150 V auf der Isolierschicht 26 der
Xero-Platte 25 auf.
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Die allgemeine Wirkungsweise der Bürstenentwicklervorrichtung 14,
36, 37 in Fig. 1 sei an Hand der Darstellung nach Fig. 3 erläutert. Eine Bürste
19 aus weichem Pelz (z. B. Biber) ist an einem rotierenden Zylinder 21 befestigt,
so daß sich ihre Fasern 22 durch einen im Behälter 24 befindlichen Tönungsmittelvorrat
23 bewegen. Als elektroskopische Tönungsmittel können pulverförmige Mischungen aus
einem oder mehreren Harzen verwendet werden, die vorzugsweise thermoplastisch sind.
Außerdem enthalten sie ein Pigment zur Einfärbung sowie oft auch einen
Weichmacher,
der einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Harz hat und im geschmolzenen Zustand
ein Lösungsmittel für das Harz darstellt.
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Durch die Reibung der Bürstenhaare in dem Behälter 24 wird eine negative
triboelektrische Ladung auf den Teilchen 23 und eine positive triboelektrische Ladung
auf den Bürstenfasern erzeugt. Im weiteren Verlauf der Drehung der Bürste 19 gelangen
die mit Pulver beladenen Bürstenfasern in Berührung mit dem latenten elektrostatischen
Ladungsbild 27, 28 auf der Platte 25, 26. Die Teilchen müssen dabei eine
so hohe negative Ladung gegenüber den Bürstenfasern angenommen haben, daß keine
Übertragung von Pigmentpulver auf den auf einem Restpotential von +l50 V befindlichen
Untergrund 28 stattfindet. Andererseits darf die Ladung nicht zu hoch sein, da sonst
auch das auf einem Potential von +600V befindliche latente elektrostatische Bild
27 nicht in der Lage ist, eine genügende Menge Pigment an sich zu reißen und festzuhalten.
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Es ist gefunden worden, daß die Ladung, die die Pigmentteilchen gegen
die Bürstenfasern im Moment der Berührung des Ladungsbildes aufweisen, im wesentlichen
von der relativen Feuchtigkeit der umgebenden Luft abhängt. Es wird hierzu angenommen,
daß ein Feuchtigkeitsfilm auf den einzelnen Bürstenfasern besteht, der die entstandenen
Ladungen mehr oder weniger schnell durch die Haut 29 und den Bürstenträger 21 ableitet.
Sinkt der Bürstenfaser widerstand zu weit infolge zu hoher relativer Feuchtigkeit
ab, dann wird die Anziehungskraft zwischen den Fasern und den Teilchen so weit verringert,
daß auch die Restladung auf dem Untergrund 28 Pigment an sich reißen kann. Der Bilduntergrund
wird dadurch ungewollt ebenfalls etwas eingefärbt. Da der stark verringerte Bürstenfaserwiderstand
aber auch eine leitende Verbindung zwischen dem Ladungsbild 27 und dem Untergrund
28 während des Durchlaufs dieser Grenze unter dem Wischbereich der Bürstenfasern
erzeugt, findet ein Ausgleich dieser Ladungen statt, so daß hierdurch auch die Konturen
des Ladungsbildes verwischt werden.
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Bei zu geringer relativer Feuchtigkeit besteht dementsprechend an
der Berührungsstelle der Bürste 19 mit dem latenten Ladungsbild 27, 28 eine zu hohe
Ladung zwischen den Pigmentteilchen und den Bürstenfasern, da die Ladung kaum längs
der Bürstenfasern abfließen kann. Damit wird die Adhäsion der Teilchen an den Bürstenfasern
unter Umständen so groß, daß selbst die aufgeladenen Flächenelemente des Ladungsbildes
27 nicht mehr genügend Pigmentteilchen anziehen können. Es gelangen dann im wesentlichen
nur noch schlecht geladene Teilchen, z. B. die nicht direkt an den Bürstenfasern,
sondern durch Agglomeration an anderen Teilchen haftenden, auf das Ladungsbild.
Das Bild wird also nur schwach entwickelt oder gar nicht, wenn die relative Feuchtigkeit
zu gering wird.
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In Fig.4 ist eine Anordnung zur Messung des Widerstandes einer Entwicklerbürste
19 gezeigt. Die zu prüfende Bürste wird an einem inneren Zylinder von 9,5 cm Durchmesser
und 15,2 cm Länge befestigt. Die Bürstenfasern werden 2,35 cm lang gehalten, so
daß die Bürste 19 mit dem äußeren Zylinder 31 von 12,8 cm Durchmesser eine Überschußlänge
von 0,95 cm ergibt. Es wird also der Widerstand einer ganzen in ihren Abmessungen
festgelegten Bürstenanordnung gemessen. Zur Messung wird die Bürste in Reihe mit
einer Batterie 32 (E1) von z. B. 100 V und einem Widerstand 33 (Rk) gelegt. Der
Widerstand der Bürstenanordnung (Rb) kann dann nach der Gleichung:
auf Grund der am Widerstand 33 abfallenden Spannung bestimmt werden.
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In der Fig. 5 ist ein typisches Diagramm gezeigt, das sowohl bei der
Messung natürlicher wie auch synthetischer Fasern bei Veränderung der relativen
Luftfeuchte in der Bürstenkammer erhalten wird. Trotz genügender Einstellzeit bei
Veränderung der relativen Feuchtigkeit in steigendem oder fallendem Sinne ergibt
sich ein Hystereseeffekt. Die starke Abhängigkeit des Bürstenwiderstandes von der
relativen Feuchtigkeit ist offensichtlich. Eine gute Entwicklung erhält man im Bereich
des Bürstenfaserwiderstandes (gemessen in der Anordnung nach Fig. 4) zwischen 108
und 109 Ohm. Dies entspricht einem Bereich von 30 bis 50°/o relativer Feuchte.
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Feuchtigkeitsreguliervorrich-Die tung für die Entwicklerbürsten 36
und 37 nach Fig. 6 besteht aus einem Luftverteiler 34, der sich zwischen den Entwicklerbürsten
36, 37 befindet. Eine Feuchtigkeitsabfühlvorrichtung 38 ist in der Speiseleitung
39 kurz vor dem Luftverteiler 34 angeordnet. Die Feuchtigkeitsmeßvorrichtung 38
wirkt über eine Steuervorrichtung 35 auf einen Sprüher 41 ein. Der Sprüher 41 bildet
in einer Kammer 42 Wasserdampf. Die Kammer 42 ist wiederum ein abgetrennter Teil
des einen Wasservorrat 44 enthaltenden Behälters 43. Durch ein Gebläse 48 wird die
feuchte Luft durch die Leitung 47 zu einem Wasserabscheider 46 getrieben. Ein weiteres
Gebläse 49 leitet die Luft zu dem Luftverteiler 34. Stellt das Abfühlelement 38
in der Leitung 39 eine zu hohe Luftfeuchte fest, so wird die Sprühvorrichtung abgeschaltet.
Dieses Spiel wiederholt sich die relative mehrere Male in einer Sekunde, so Feuchtigkeit
der durch den Verteiler 34 gedrückten Luft sehr nahe an der Einstellung des Feuchtigkeitsabfühlelementes
38 gehalten wird.
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Die Anwendung des Verfahrens ist nicht nur auf die Puderentwicklungsstation
in xerographischen Apparaten beschränkt. Sie kann mit gleich gutem Erauf folg zur
Entwicklung latenter Elektroplatten usw. benutzt werden.
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sich der Bürsten-In Anbetracht der Tatsache, faserwiderstand umgekehrt
zu dem Prozentsatz der relativen Feuchtigkeit der die Bürstenfasern umgebenden Atmosphäre
verändert, und der Erkenntnis, man eine konstrastreiche Entwicklung nur erreichen
kann, wenn man den Bürstenfasermassenwiderstand auf einer vorherbestimmten Höhe
hält, ist es Gegenstand der Erfindung, die Bürstenentwicklervorrichsie die relative
tung dadurch zu verbessern, Feuchtigkeit auf einem Wert hält, der einem Faserwiderstandswert
zum Erzeugen kontrastreicher Reproduktionen entspricht. Dadurch, daß eine zu niedrige
relative Feuchtigkeit innerhalb der Bürstenentwicklereinheit verhindert wird, werden
sehr helle und undeutliche Bilder vermieden. Andererseits werden auch angetonter
Untergrund und schlechte Kontraste zwischen Bild und Untergrund vermieden, indie
relative Feuchtigkeit in dem verhindert wird, der Bürstenentwicklervorrichtung zu
hoch wird. Falls also die relative Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre zu niedrig
ist, erhöht das Gerät in Fig. 6 die relative Feuchtigkeit in der Entwicklervorrichtung
auf den optimalen Druckwert. Falls die relative
Feuchtigkeit in
der umgebenden Atmosphäre zu hoch ist, bevor ein elektrostatisches Druckwerk betätigt
wird, kann auch die relative Feuchtigkeit in der Bürstenentwicklervorrichtung zu
hoch sein. Die relative Feuchtigkeit der Luft in der Entwicklervorrichtung wird
jedoch in sehr kurzer Zeit nach Ingangsetzung des Druckwerkes auf einen Wert herabgesetzt,
der unter dem optimalen relativen Feuchtigkeitspunkt liegt, und zwar durch die von
dem Druckwerk erzeugte Wärme. Natürlich kann selbst bei abgeschaltetem Druckwerk
eine äußere Wärmequelle verwendet werden, um die Temperatur in der Entwicklervorrichtung
weit über der Umgebungstemperatur zu halten.