DE1497070C3 - Vorrichtung zum Entwickeln elektrostatischer Ladungsbilder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder auf einem Bildträger, mit einem aus einer beschichteten, elektrisch leitenden Unterlage bestehenden Spender zum Antragen eines auf der Oberfläche seiner beschichteten Seite elektrostatisch anhaftenden pulverförmigen Entwicklermaterials an den zu entwickelnden Bildträger, mit einer Einrichtung zum Aufbringen elektrischer Ladungen auf die Spenderoberfläche, einer Beschickungseinrichtung zum Aufbringen des mit geeigneter Polarität geladenen Entwicklermaterials auf die Spenderoberfläche und einer Einrichtung zum Befördern und Anlegen des Spenders an den Bildträger.

Eine solche aus der US-PS 2895 847 bekannte Vorrichtung verwendet eine Trägerschicht, wie etwa ein Band, ein Blatt oder ein anderes als Spender bezeichnetes Glied, das das elektrostatisch anhaftende Entwicklermaterial lösbar gebunden zu dem Bildträger bringt, wo es in Übereinstimmung mit dem zu entwickelnden Ladungsbild abgelagert wird.

Diese Vorrichtung hat sich insbesondere dann für die Entwicklung von Ladungsbildern als geeignet herausgestellt, wenn das Bild eine Reproduktion einer Strichvorlage und nicht einer kontinuierlichen Tönung oder Halbtonreproduktion darstellt. Um mit dieser Vorrichtung eine Entwicklung wirklich hoher Qualität zu erzielen, muß das Entwicklermaterial auf dem Spender in gleichmäßiger Dichte und Verteilung geführt werden. Dadurch werden auch bei jeder folgenden Entwicklung reproduzierbare Ergebnisse erreicht. Das Beladen des Spenders mit dem Entwick-

lermaterial war jedoch für eine gleichmäßige Entwicklung nicht ganz zufriedenstellend. Das Entwicklermaterial auf dem Spender muß von dem Ladungsbild ablösbar in gleichmäßiger Verteilung vorhanden sein, um eine gleichmäßige Entwicklung der endgültigen Kopie zu gewährleisten. Diese Bindungsbeziehung ist besonders bei automatischen Maschinen schwer zu kontrollieren, bei denen der Spender zu beladen und er zusammen mit dem lose festgehaltenen Entwicklermaterial in verschiedenen Richtungen zu dem Bildträger zu führen ist.

Es hat sich herausgestellt, daß die bisher bekannte Vorrichtung, bei der das Entwicklermaterial auf das Spenderband mittels Bürsten, Triboelektrisierung od.dgl. aufgebracht wurde, einen nicht voll zufriedenstellenden Spender ergibt. Die Entwicklung mit Spender hat sich außerdem für Strichkopien zwar als geeignet erwiesen, ist für andere Bildformen jedoch nur beschränkt einsatzfähig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entwicklungs-Vorrichtung zu schaffen, die ermöglicht, eine solche Beladung des Trägers mit Entwicklermaterial zu erhalten, daß die Entwicklerteilchen mit größerer Genauigkeit auf die Abstufungen der Feldstärke des elektrostatischen Ladungsbildes ansprechen, sobald as sie in den Bereich des Ladungsbildes kommen.

Bei einer Vorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die elektrisch leitende Unterlage des Spenders mit einer Anordnung verschiedener in rasterförmiger Konfiguration vorliegender Materialien unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit beschichtet ist, auf deren freier Oberfläche sich nach deren elektrischer Aufladung eine der rasterförmigen Konfiguration entsprechende elektrostatische Feldverteilung ausbildet, dementsprechend nach Beschickung mit Entwicklermaterial Entwicklerteilchen an der Spenderoberfläche anhaften.

Dieser Spender ist nicht nur leicht mit dem Entwicklermaterial zu beschicken, sondern zeigt auch eine Bindung des Entwicklermaterials während des Anliegens an dem Bildträger, welche die auf diesem Spender anhaftenden Entwicklerteilchen mit größerer Genauigkeit auf die Abstufungen der Feldstärke des ) Ladungsbildes ansprechen läßt und damit bessere Kopien liefert.

Die besondere Ausbildung des Spenders betreffende Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Schema des Arbeitsablaufs mit der neuen Vorrichtung,

Fig. 2a bis 2d die einzelnen Arbeitsabläufe,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein automatisches Kopiergerät mit Spenderentwicklung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Spender gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Ausführungsform von Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Spenders,

Fig. 7 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Spenders,

Fig. 8 einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform eines Spenders.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird ein Bildträger in Übereinstimmung mit den üblichen Schritten der Elektrophotographie oder des elektrostatischen Druckes behandelt. Wenn der Bildträger eine xerographische, d.h. eine elektrophotographische.Platte ist, umfassen diese Schritte das Aufladen und die Belichtung mit einem Strahlungsbild zur Erzeugung eines latenten elektrostatischen Bildes, das dann entwickelt und übertragen wird. Dies ist in dem rechten Teil der Fig. 1 dargestellt. Die Entwicklung wird mittels eines Spenders durchgeführt, der sich durch seine Fähigkeit auszeichnet, elektrostatisches Potential in rasterförmiger Verteilung aufzunehmen. Dieses Potential bewirkt eine gesteuerte Bindung des Entwicklermaterials, das der Spenderoberfläche dargeboten und auf ihr abgelagert wird. Dies ist in dem linken Teil der Fig. 1 veranschaulicht. Nach der Beladung wird der Spender in Oberflächenkontakt mit dem elektrostatischen Bild gebracht, um durch Übergang der Entwicklerpartikel zu den elektrostatischen Feldern des Bildes die Bildentwicklung zu bewirken. Wenn der Spender beispielsweise eine endlose Form hat, kann der Entwicklerkontakt mit der bildtragenden Oberfläche der xerographischen Platte für einen automatischen Betrieb kontinuierlich durchgeführt werden, wie dies in Fig. 1 angedeutet und in Verbindung mit Fig. 3 näher beschrieben wird.

In den Fig. 2a bis 2d sind die einzelnen Arbeitsschritte veranschaulicht. In Fig. 2a wird an einen Spender 3, der gemäß einer der verschiedenen, weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiele konstruiert ist, ein Potential angelegt, indem man ihn etwa unter einer Vorrichtung 4 mit Corona-Entladung, die von einer Energiequelle 5 gespeist wird, durchschickt. Wie noch erklärt wird, wird das Potential auf der Oberfläche des Spenders in einem geometrischen Muster selektiv festgehalten und zwar in einer Stärke, die ausreicht, um den Entwickler auf der Spenderoberfläche bis zum Entwicklungsvorgang festzuhalten.

In Fig. 2b ist der vorher aufgeladene Spender dargestellt, wie er mit Entwicklersubstanz 6 von einem Trichter 7 beladen wird, der das triboelektrisch aufgeladene Entwicklermaterial auf die Oberfläche des Spenders herabrieseln läßt, wo es entsprechend den von dem Oberflächenpotential erzeugten Feldern angezogen und festgehalten wird. Der Entwicklerüberschuß fällt in den Aufnahmebehälter 17. Andere Beladungsarten können in gleicher Weise angewandt werden, bei denen das Entwicklermaterial dem Spender durch eine Puderwolke, durch eine Bürste oder durch Flüssigkeitstauchen usw. dargeboten wird, und die in der xerographischen Technik für die direkte Heranführung des Entwicklers an das elektrostatische Bild bekannt und gewöhnlich verwendet werden.

Nach der Beladung wird der Spender mit seiner mit Entwickler bedeckten Oberfläche in Kontakt gebracht mit einem Bildträger, etwa der xerographischen Platte 18, die eine photoleitende Schicht 8 auf einer leitenden Unterlage 9 enthält und ein zu entwickelndes Bild trägt (siehe Fig. 2c). Das latente Bild ist scheniatisch durch die Pluszeichen 19 auf der photoleitenden Oberfläche 8 dargestellt. Der Kontakt kann durch Aufeinanderlegen der entsprechenden Flächen bewirkt werden, die dann wieder getrennt werden. Oder es kann ein im wesentlichen tangential abrollender Kontakt des Spenders mit dem Photoleiter in der dargestellten Weise verwendet werden. \

Nach der Entwicklung wird das entwickelte Bild

in üblicher Weise weiterverarbeitet; so kann es auf eine zweite Trägeroberfläche, etwa ein Papier 28 übertragen werden, beispielsweise (siehe Fig. 2d) durch Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf der Papierrückseite, wenn das Papier mit dem entwikkelten Bild in Berührung ist, und durch nachherige Trennung der beiden Teile, wie dies in der Technik bekannt ist.

Wie in Fig. 3 dargestellt, enthält ein elektrophotographisches Kopiergerät eine Trommel 10, die in geeigneten Lagern befestigt ist und von einem Motor M-I entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben wird. Die Trommeloberfläche besteht aus einer Schicht aus photoleitendem Material 8 auf einer leitenden Unterlage 9, und wird vor der Belichtung mittels einer Coronaentladungsvorrichtung 11, die von einer geeigneten hohen Potentialquelle gespeist wird, elektrisch aufgeladen.

Wenn die Trommel unter dem Projektor 12 durchläuft, wird ein Lichtmuster eines Originals durch eine Schlitzblende 13 auf die Oberfläche der aufgeladenen Trommel 10 aufprojiziert. Die Belichtung der Trommel mit dem Lichtmuster entlädt die photoleitende Schicht in den vom Licht getroffenen Gebieten, und auf der Trommel bleibt ein latentes elektrostatisches Bild in einer Konfiguration zurück, die dem aufprojizierten Lichtmuster des Originals entspricht. Wenn die Trommel ihren Lauf fortsetzt, passiert das latente elektrostatische Bild die Entwicklungsstation 14, in der die Entwicklungsvorrichtung dem Bild für seine Entwicklung elektroskopische Entwicklerpartikel anbietet.

Die Entwicklungsvorrichtung enthält ein endloses, biegsames Spenderband 37, das weiter unten näher beschrieben wird. Das Band wird durch einen Motor M-2 kontinuierlich fortbewegt und läuft über Leitrollen 38, 39, 40 und 41, die alle in geeigneter Weise geerdet sind. Bevor die Entwicklerpartikel der Trommeloberfläche dargeboten werden, wird das Band 37 zuerst auf seiner äußeren Oberfläche von einer Corona-Entladungsvorrichtung 42, die von einer geeigneten Quelle hohen Potentials gespeist wird, gleichmäßig aufgeladen. Wenn es aufgeladen ist, läuft das Band über die Leitrolle 41 und wird nach oben in eine Beschickungsvorichtung 43 umgelenkt, in der ein aus zwei Komponenten bestehendes Entwicklermaterial 44, das aus Toner und Träger besteht, über die Bandoberfläche gestreut wird, um die Tonerpartikel auf ihr abzuladen, wie noch beschrieben wird.

In der Beschickungseinrichtung wird das Entwicklermaterial von einem Förderer 45, der über geeignete Antriebsglieder von einem Motor M-S angetrieben wird, nach oben befördert, um über die Bandoberfläche herabzurieseln. Während das Entwicklermaterial nach unten rieselt, trennen die elektrostatischen Kräfte auf dem Band die Tonerkomponente von ihrem Träger und halten sie auf der Spenderoberfläche elektrostatisch fest. Da bei der Entwicklung Tonerkomponente verbraucht wird, muß sie ersetzt werden, um die Zusammensetzung des Gemisches für die Darbietung an dem Band aufrechtzuerhalten. Ein Behälter 47 enthält einen Vorrat an zusätzlichem Toner 46, der in kontrollierten Mengen durch die Pforte 48 dem Entwicklermaterial 44 zugeführt wird, um das Material aufzufüllen und eine gleichmäßige Beladung des Spenderbandes 37 zu gewährleisten. Wenn das Band seinen Lauf fortsetzt, werden die von seiner Oberfläche getragenen Entwicklerpartikel der bildtragenden Oberfläche der Trommel 10 dargeboten, wodurch eine Puderbildentwicklung bewirkt wird.

Nach der Entwicklung durchläuft das Puderbild eine Entladungsstation 15, in der die Trommeloberfläche von einer Lampe LMP-I beleuchtet wird, wodurch restliche Ladungen in den bildfreien Gebieten der Trommeloberfläche entladen werden. Danach läuft das Puderbild durch eine Bildübertragungsstation 16, in der das Puderbild, wie oben erwähnt, elektrostatisch auf eine bandförmige Trägeroberfläche 20 mit Hilfe einer Coronaentladungsvorrichtung 21 übertragen wird.

Die Trägeroberfläche, auf die das Puderbild übertragen wird, kann Papier od. dgl. sein, das von einer Vorratsrolle 22 abgezogen und über geeignete Leitrollen 23 in Oberflächenkontakt mit der Trommel in unmittelbarer Nähe der mit Coronaentladung arbeitenden Übertragungseinrichtung 21 gebracht wird. Nach der Übertragung wird die Trägerfläche von der Trommeloberfläche getrennt und über eine Leitrolle 24 und durch eine geeignete Einschmelzvorrichtung 27 geführt, die beispielsweise eine mit Hitze arbeitende Schmelzvorrichtung sein kann und eine Fixierung des Puderbildes auf dem Trägerband bewirkt.

Darauf wird die Trägeroberfläche über ein weiteres System von Leit- und Spannrollen und schließlich zu einer Aufnahmerolle 25 geleitet, die von einem Motor M-3 angetrieben wird; oder sie kann auch wahlweise direkt zu einer Schneidevorrichtung od.dgl. geführt werden, in der das Band in einzelne Längen zerschnitten wird.

Die Trommeloberfläche durchläuft nach dem Übertragungsvorgang eine Reinigungsstation 26, in der ihre Oberfläche mit einer Bürste 30, die von einem Motor M-4 angetrieben wird, abgebürstet wird, wodurch die auf der Trommel verbliebene, restliche Entwicklersubstanz entfernt wird. Danach passiert die Trommeloberfläche eine zweite Entladungsstation 31, in der sie von einer fluoreszierenden Lampe LMP-2 belichtet wird, wobei die Trommeloberfläche in diesem Bereich vollständig mit Licht überflutet wird, um jede auf ihr etwa verbliebene Ladung zu entfernen. In dem System sind geeignete Lichtabdeckungen νοτ-gesehen, die alle Lichtstrahlen von der Trommeloberfläche abhalten mit Ausnahme des projizierten Bildes und zwar während der Periode des Trommelumlaufes, die von unmittelbar vor der Sensibilisierung durch die Coronaentladungsvorrichtung 11 bis zu dem Zeitpunkt reicht, wo die Trommeloberfläche die Entwicklungsstation vollständig durchlaufen hat.

Nunmehr wird insbesondere auf die Fig. 4 und 5 Bezug gekommen, in denen verschiedene Ansichten eines ersten Konstruktionsbeispiels für die Spender 37 gezeigt sind. Diese besondere Ausführungsform wird ein Spender mit »Zeitverlust« genannt. Er besteht aus einer Schicht eines elektrisch leitenden Materials 54, auf der eine Schicht 55 eines nur wenig isolierenden, lichtunempfindlichen Materials angeordnet ist, die später noch näher beschrieben wird.

Auf der Schicht 55 ist ein Muster von noppenartigen Erhebungen oder »Pfählen« 56 aus einem elektrisch isolierenden, lichtunempfindlichen Stoff gebildet.

Die Schicht 55 ist so ausgewählt, daß sie einen ausreichenden spezifischen Widerstand hat, um elektrostatische Ladung aufzunehmen und dadurch die elektrostatische Aufladung der gesamten Spenderoberfläche einschließlich der Pfähle und der Schicht in ihren Zwischenräumen mit einem gleichmäßigen

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Potential zu gestatten. Der spezifische Widerstand ist andererseits genügend gering, daß in der Zeit, während welcher sich der Spender von seiner Lage über der Coronaentladungsvorrichtung 42 bis in die Entwicklerbeschickungsvorrichtung 43 fortbewegt hat, praktisch alle elektrostatischen Ladungen in den Abschnitten der Schicht verlorengegangen sind, d.h. zu der leitenden Rückseite 54 abgeflossen sind. So bleiben die Pfähle 56 gleichmäßig auf ein gewünschtes Potential aufgeladen zurück. Geeignete Widerstandswerte für die Schicht 55 liegen im Bereich von etwa 5 · IO¹¹ bis 10¹³ Ohm · cm. Derartige Stoffe verlieren zwei Drittel des angelegten Potentials in einer Zeitspanne von etwa zwei Sekunden für den oberen Grenzwert des spezifischen Widerstands bis zu etwa V₁₀ Sekunde für den unteren Grenzwert. Für sehr rasch arbeitende Verfahren kann ein spezifischer Widerstand von etwa 10¹⁰ Ohm · cm mit einer Abklingzeit von etwa zwei Millisekunden verwendet werden. Die Zeitspanne für den Spannungsverlust hängt auch von der Dielektrizitätskonstanten des Materials ab und kann in Abhängigkeit von diesem Faktor höher oder niedriger sein als die oben gegebenen Zahlen. Das Material für die Pfähle 56 ist stark isolierend. Die Schicht 55 hat folglich einen spezifischen Widerstand, der so ausgewählt ist, daß sie sich entlädt, bevor das Entwicklermaterial auf den Spender herabrieselt, während die Pfähle 56 einen so ausgesuchten spezifischen Widerstand haben, daß sie ihre elektrostatische Ladung wenigstens bis sie den Beschickungsmechanismus 43 durchlaufen haben, behalten. Da die Geschwindigkeit der Spenderbewegung sich ändern kann, können auch die relativen spezifischen Widerstände der Schicht 55 und der Pfähle 56, wie beschrieben, wechseln.

Der Spender wird also nach aufwärts durch den Beschickungsmechanismus 43 geführt, während er nur an den Pfählen 56 eine Oberflächenladung mit einer ausgewählten Polarität festhält. Das aus zwei Komponenten bestehende Entwicklermaterial wird bezüglich der geeigneten gegenseitigen Stellung seiner Komponenten in der triboelektrischen Reihe so ausgesucht, daß in diesem Beispiel die Tonerkcfmponente triboelektrisch auf die gleiche Polarität aufgeladen wird, die die an den Pfählen 56 zurückgebliebene Ladung besitzt. Dadurch wird beim Herabrieseln des Entwicklers über die Spenderoberfläche die Tonerkomponente von den elektrostatischen Kräften an den Pfählen zurückgestoßen und in die vertieften Zwischenräume hineingedrängt, wo sie bis zur darauf folgenden Anlage an das zu entwickelnde Bild festgehalten wird» Derartige Spender haben sich sowohl vom Beladungsstandpunkt aus als auch für den Entwicklungseffekt beim Anbieten an das zu entwickelnde Bild als besonders geeignet erwiesen. Die auf diese Art festgehaltenen Entwicklerpartikel sind während der Darbietung an den Bildträger mit einem Grad an Beweglichkeit ausgestattet, der ihnen erlaubt, mit großer Empfindlichkeit entsprechend den Gradienten der Bildladung zu wandern und dadurch Halbtonmuster von Vorlagen mit kontinuierlicher Tönung zu entwickeln. Es hat sich herausgestellt, daß die Empfindlichkeit in Abhängigkeit von den relativen Flächenanteilen, die von den Pfählen und von den Zwischenräumen eingenommen werden, in gewissem Maße sich e₅ ändert, wobei die größte Empfindlichkeit dann auftritt, wenn die Pfähle einen Bereich von etwa 5 bis 10% der Gesamtfläche einnehmen. In Verbindung mit dieser Ausführungsform soll noch darauf hingewiesen werden, daß die Entwicklerpartikel als Wirkung der Pfahlhöhe der bildtragenden Oberfläche in räumlichem Abstand angeboten werden.

Im Betrieb wird erst eine gleichmäßige Ladung auf die Oberfläche des Spenders aufgebracht, beispielsweise mit Hilfe einer Coronaentladung, die die gesamte Oberfläche auf ein gleichmäßiges elektrostatisches Potential bringt. Die Ladung in den Oberflächenteilen mit hohem spezifischen Widerstand, das sind die Pfähle 56, bleibt erhalten, wogegen die Ladung in einem Oberflächengebiet mit einem mäßig hohen spezifischen Widerstand, das ist die Schicht 55, zu der Unterlage 56 durchsickert. Die übrigbleibende elektrostatische Ladung ist dann selektiv an den Pfählen 56 gebunden, und beim Durchlaufen des Entwicklerbeschickungsmechanismus 43 werden die elektroskopischen Entwicklerpartikel gleicher Polarität in die Zwischenräume des Spenders hineingestoßen.

Ein Spender wurde in der Weise hergestellt, daß eine Aluminiumplatte mit einem Film aus Alkyd-Kunststoff überzogen wurde. Nach Trocknung der Alkyd-Kunststoffschicht wurde sie mit einer Schicht Photoresist, eines photohärtenden Materials bedeckt. Dann wurde die Platte unter Verwendung von UV-Licht mit einem Rasterbild belichtet, um auf ihr ein Strichrasterbild zu erzeugen. Das unbelichtete photohärtende Material wurde dann durch Auswaschen mit einem Entwickler entfernt. Dann wurde die Platte vollkommen getrocknet und als Spender verwendet.

Ein anderer Spender des gleichen Typs wurde in der Weise vorbereitet, daß ein Kontaktkopierpapier mit einem photohärtenden Material überzogen und dann getrocknet wurde. Dann wurde das Kontaktkopierpapier einem UV-Rastermuster ausgesetzt, das nicht nur das photohärtende Material härtet, sondern auf dem Kontaktkopierpapier einen entsprechenden sichtbaren Sepiadruck bildete. Dann wurde der Spender, um das unbelichtete photohärtende Material zu entfernen, mit einem Entwickler behandelt. Schließlich wurde der Spender ganz getrocknet, auf ein Aluminiumblech mittels Klebstoff aufgebracht und in der oben beschriebenen Weise verwendet.

Noch ein weiterer Spender desselben Typs wurde auf einer Aluminiumbasis aufgebaut, auf die ein Überzug aus einem verdünnten Epoxy-Kunststoff aufgebracht wurde. Dieser Kunststoff hat einen spezifischen Widerstand von etwa 10¹² Ohm · cm und eine Dielektrizitätskonstante von etwa 3, was eine Zeitkonstante von einigen Zehntelsekunden ergibt. Zur Bildung des isolierenden Rastermusters wurden zwei verschiedene Verfahren angewandt. Das erste Verfahren bestand darin, eine Schicht aus einem photohärtenden Material aufzubringen und dann in der Weise zu behandeln, daß, wie oben beschrieben, ein isolierendes Rastermuster entsteht. Das zweite Verfahren umfaßte die Aufbringung eines Überzugs aus verdünntem Epoxykunststoff auf einer Aluminiumunterlage, wie oben. Bevor der Überzug polymerisierte, wurde sorgfältig ein 1 mm starkes Messingblech mit dem ableitenden dielektrischen Überzug in Berührung gebracht. Nachdem der Überzug polymerisiert war, wurde ein Rastermuster aus kleinen Punkten in das 1 mm starke Messingblech auf photochemischem Wege eingeätzt. Dann wurden die Ätzlöcher in dem Messingblech mit Polystyrol ausgefüllt. Schließlich wurde eine Eisenchloridlösung auf das Messingblech gebracht, die das Messing entfernte und

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ein Rastermuster aus kleinen Polystyrol-Pfählen über der ableitenden dielektrischen Schicht zurückließ.

Alle so hergestellten Spender wurden, wie in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 geschildert, beladen und zur Entwicklung eines Ladungsbildes einer xerographischen Platte dargeboten, auf der vorher das Bild erzeugt worden war. Die gleichmäßige Beladung ergab eine Entwicklung guter Qualität und lieferte überraschend gute Halbtonwiedergaben von Bildern mit kontinuierlicher Tönung. Zusätzlich zu dem photohärtenden Material wurden elektrophotographische Toner, wie etwa aus Polystyrol oder Kunstharz modifizierte Phenol-Formaldehyde ohne leitende Pigmente, wie Schwarzkohle, mit Erfolg zur Erzeugung der Pfähle 56 verwendet; für die Schicht 55 wurden dagegen Materialien auch noch mit Erfolg verwendet, wie Epoxy-Kunstharz, Gummikleber und gebleichter Schellack. Die Dicke der Schicht 55 ist nicht kritisch. In den gegebenen Beispielen erstreckte sich die Dicke von etwa 0,025 bis 0,125 mm.

Nunmehr wird auf Fig. 6 Bezug genommen, in der eine zweite Ausführungsform eines Spenders dargestellt ist. In diesem Beispiel wird der Spender dadurch hergestellt, daß ein isolierender Überzug 60 auf einer leitenden Unterlage 61 aufgebracht wird und dann über der isolierenden Schicht ein durchgehendes metallisches Raster 62 angeordnet wird. Zwei Methoden zur Bildung des durchgehenden Metallrasters wurden verwendet. Die erste Methode bestand darin, die isolierende Schicht mit Kupfer zu überziehen mit Hilfe eines chemischen Tauchprozesses. Der Kupferüberzug wurde dann selektiv weggeätzt, so daß sich auf der Kunststoffschicht ein durchgehendes metallisches Rastermuster ergab. Bei der zweiten Methode wurde ein metallisches Raster auf der Kunststoffschicht hergestellt, indem eine Chrom- und dann eine Kupferschicht aufgedampft wurde. Das Metall wurde dann mittels einer photochemischen Technik selektiv entfernt.

Es wurde gefunden, daß bei diesem Spendertyp starke Umrandungsfelder auf seiner Oberfläche er-, zeugt werden konnten, wenn man entweder das durchgehende Metaüraster mit einer Potentialquelle von etwa 600 Volt verbindet oder den Spender einer Corona-Entladung aussetzt, während das metallische Raster auf dem Potential mit gleichem Vorzeichen gehalten wird und dann nach Vollendung der Aufladung das Metallraster erdet. Der Spender wurde danach mit aus zwei Komponenten bestehendem Entwickler beladen, der über seiner Oberfläche ausgeschüttet wird. In dem ersten Beispiel, bei dem das Metallraster allein gespeist wird, war der Toner triboelektrisch mit der gleichen Polarität aufgeladen, die auch an das Raster angelegt worden war, so daß der Toner in die Zwischenräume des Rasters gestoßen wurde. In dem zweiten Beispiel hatte der Toner eine dem isolierenden Material entgegengesetzte Polarität, so daß er von diesem angezogen wurde und den Spender in einem Waffelmuster auffüllte. Beide Spendertypen ergaben zufriedenstellende Resultate, wenn sie in der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Weise verwendet wurden.

Noch ein weiterer erfindungsgemäßer Spendertyp ist in Fig. 7 veranschaulicht. Ein derartiger Spender wird als Spender »variabler Kapazität« bezeichnet. Er umfaßt einen dünnen isolierenden Film 70, der mit einem leitenden Rastermuster 71 in Berührung steht und dadurch Luftzwischenräume 73 über einem leitenden Träger 72 bildet. Ein derartiger Spender wurde auf folgende Weise konstruiert, daß eine 0,5 mm dicke Schicht aus Polyäthylen-Terephthalat über einem Metallraster auf einer leitenden Unterlage, etwa aus Aluminium angeordnet wurde. Die Oberfläche der Schicht 70 wurde dann von einer Coronaentladung auf ein gleichmäßiges Potential aufgeladen. Das differenzierte elektrostatische Ladungsmuster, das man mit diesem Spender erhält, rührt von der Tatsache her, daß diejenigen Bereiche des isolierenden Films, die mit dem Raster in Berührung stehen, eine hohe Kapazität haben und daher eine große Ladungsdichte aufnehmen, während die mit dem Luftzwischenraum in Kontakt stehenden Bereiche des Films 70 von der leitenden Unterlage 72 durch ein Dielektrikum getrennt sind (in diesem Fall durch Luft, obwohl der Zwischenraum 73 auch mit einem festen Dielektrikum, genannt »Auffüllung« ausgefüllt sein kann, das entweder dasselbe oder ein anderes als das für die Schicht 70 verwendete sein kann, je nach Wunsch), daher eine geringe Kapazität haben und deshalb nur eine vernachlässigbare Ladungsmenge aufnehmen. Da in der Elektrophotographie bekanntlich die Anlagerung der elektrostatisch geladenen Entwicklerteilchen von den elektrostatischen Feldern und nicht nur von der Ladung abhängt, stoßen diejenigen Bereiche des isolierenden Films, die mit dem darunterliegenden Raster in Berührung stehen, das sind die das Raster berührenden Flächen, den gleichzeitig geladenen Toner zurück, während der Entwickler über die über dem Luftraum liegenden Flächen rieselt. Wenn also ein mit demselben Vorzeichen aufgeladener Toner, wie die vorher auf der Spenderoberfläche aufgebrachte Ladung, ausgeschüttet wird, dann werden nur die nicht mit dem darunterliegenden Raster in Kontakt stehenden Bereiche des isolierenden Films eine Ablagerung des Toners auf ihnen zulassen. Oder bei einem feinmaschigen Raster oder wenn es sonst gewünscht wird, kann in ähnlicher Weise ein Toner entgegengesetzter Polarität verwendet werden, der dann von den mit dem Raster in Berührung stehenden Flächen angezogen wird. Ein Epoxy-Kunstharz wurde zum Auffüllen der Rasterzwischenräume verwendet, um eine glatte Oberfläche zu erzielen. Der so entstandene Spender mit einem festen Dielektrikum für die Zwischenräume 73 arbeitete zufriedenstellend. Für den isolierenden Film 70 wurde auch ein Polystyrolfilm mit befriedigendem Ergebnis verwendet.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Spenders mit variabler Kapazität bestand darin, ein Rastermuster in eine mit Kupfer bekleidete mit Epoxy ausgefüllte Fiberglasplatte einzuätzen, wobei ein photohärtendes Material oder ein Toner zur Maskierung verwendet wurde. Nachdem ein Rastermuster auf der Kupferoberfläche eingeätzt war, wurden sie mit einer elektrisch geerdeten Unterlage in Kontakt gebracht und die Oberfläche des epoxy-gefüllten Fiberglases beispielsweise mittels Coronaentladung aufgeladen. Beim Aufschütten eines aus zwei Komponenten bestehenden Entwicklers, in dem der Toner triboelektrisch auf die gleiche Polarität aufgeladen wird, wie die auf der isolierenden Fiberglasoberfläche aufgebrachte Ladung besitzt, wird der Toner von den Bereichen oberhalb des Kupfers zu den Bereichen oberhalb des Luftzwischenraums hingestoßen. Vorzugsweise sollte der Leiter dick und das Dielektrikum dünn sein, z.B. 0,127 mm für die Dicke des Leiters und 0,025 mm Dicke für das Dielektrikum. Die Dicke des Leiters wird durch das Ätzen begrenzt und diejenige

des Dielelektrikums durch die erforderliche Stützung. Trotzdem können die relativen Dimensionen in breitem Umfang variieren. So war in dem vorliegenden Fall die Kupferfolie 0,035 bis 0,025 mm dick, während die Dicke des epoxy-gefüllten Fiberglases 0,082 bis 0,10 mm betrug.

In Fig. 8 ist noch ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt. Dieser Spendertyp wird als »schwebende Elektrode« bezeichnet und umfaßt vier aufeinandergelegte Schichten, bestehend aus einer leitenden Unterlage 80, einer dünnen, elektrisch isolierenden Schicht 81, auf deren Oberfläche ein durchgehendes, elektrisch leitendes Rastermuster 82, das mit einem Anschluß 83 verbunden ist, angeordnet ist, und schließlich einer gleichmäßigen, elektrisch isolierenden Schicht 84, die sowohl das Rastermuster 82 wie auch die isolierende Schicht 81 bedeckt.

Im Betrieb wird die oberste isolierende Schicht 84 auf ein gleichmäßiges Potential mit Hilfe einer Corona-Entladungsvorrichtung aufgeladen und dann ao wird der Anschluß 83 des leitenden Rastermusters mit einer Gleichspannungsquelle," etwa der Batterie 85, durch Schließen des Schalters 86 verbunden. Wenn das Potential der Spannungsquelle 85 so gewählt ist, daß an das leitende Raster 82 ein Potential entgegengesetzter Polarität zu den auf die Schicht 84 gleichmäßig aufgebrachten Sensibilisierungsladungen angelegt wird, wird als Ergebnis ein starkes inneres elektrostatisches Feld zwischen dem Muster 82 und den Bezirken der elektrostatisch aufgeladenen Schicht 84, die unmittelbar über dem Raster liegen, erzeugt. Wenn elektrostatisch geladene Entwicklerpartikel entgegensetzter Polarität, wie die an die Schicht 84 angelegte mit einer solchen Oberfläche in Kontakt gebracht werden, dann sehen diese nur die elektrostatisehen Felder, die von den Bereichen stammen, unter denen kein leitendes Raster 82 liegt. Deshalb lassen sie sich auf diesen Gebieten nieder und ergeben damit ein Negativ oder Umkehrbild des Rastermusters 82. Im Gegensatz dazu werden bei Anlegung eines Potentials an das Raster 82 mit der gleichen Polarität, wie das an die freie Oberfläche der Schicht 84 angelegte besitzt, diese Spannungen sich zu der an der freien Oberfläche herrschenden Spannung addieren und es ergibt sich ein wesentlich größeres elektrostatisches Potential über den Bereichen der Schicht 84, die dem leitenden Raster 82 entsprechen. In letzterem Fall muß ein triboelektrisch mit der gleichen Polarität aufgeladener Toner verwendet werden, die auch die auf der freien Oberfläche aufgebrachte Ladung hat, damit er sich in den Gebieten der Schicht 84 ablagert, unter denen kein Raster 82 vorhanden ist.

Mit anderen Worten, wenn die Oberfläche der Schicht 84 auf ein gegebenes Potential aufgeladen ist, ändert das an das leitende Rastermuster angelegte Potential die Feldkonfiguration an der Oberfläche der Schicht 84 oberhalb des Rastermusters, während das Oberflächenpotential in den Bereichen der Schicht 84, die nicht über dem Rastermuster liegen, konstant bleibt. Verwendet man also ein Entwicklerablagerungsverfahren, wie etwa die Kaskadentechnik, das den Toner entsprechend den Potentialgradienten und nicht dem absoluten Potential absetzt, dann findet eine selektive Ablagerung des Toners auf der freien Oberfläche der Schicht 84 statt, wobei in den dem darunterliegenden Raster entsprechenden Gebieten keine Tonerpartikel abgelagert werden.

Die Erfindung liefert somit neuartige Spender, die mit einem gleichmäßigen Potential aufladbar sind und dabei eine Ladungsdichte erzeugen, die von Punkt zu Punkt in einem Muster wechselt, und zwar unabhängig von einfallendem Licht, sei es nun unmittelbar beim Aufladen oder auch danach. Da die Spender eine geometrische Gestalt je nach Wunsch haben können, können Kombinationen von Spendern mit unterschiedlich gefärbten Entwicklern für eine aufeinanderfolgende Entwicklung geeignet sein, beispielsweise um eine Dreifarbenwiedergabe zu liefern. In Verbindung mit der neuartigen Vorrichtung können alle dem Fachmann bekannten Ladungs- und Übertragungsverfahren oder -vorrichtungen verwendet werden. Der Ausdruck »elektrostatisches Bild«, wie es hier verwendet wurde, umfaßt nicht nur elektrophotographisch erzeugte Ladungsbilder, sondern auch in der für den elektrostatischen Druck üblichen Weise aufgeladene Ladungsbilder.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder auf einem Bildträger, mit einem aus einer beschichteten, elektrisch leitenden Unterlage bestehenden Spender zum Auftragen eines auf der Oberfläche seiner beschichteten Seite elektrostatisch anhaftenden pulverförmigen Entwicklermaterials an den zu entwickelnden Bildträger, mit einer Einrichtung zum Aufbringen elektrischer Ladungen auf die Spenderoberfläche, einer Beschickungseinrichtung zum Aufbringen des mit geeigneter Polarität geladenen Entwicklermaterials auf die Spenderoberfläche und einer Einrichtung zum Befördern und Anlegen des Spenders an den Bildträger, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Unterlage (54,61, 72, 80) des Spenders (37) mit einer Anordnung verschiedener in rasterförmiger Konfiguration vorliegender Materialien (55, 56, 60, 62, 70, 71, 73, 81, 82, 84) unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit beschichtet ist, auf deren freier Oberfläche sich nach deren elektrischer Aufladung eine der rasterförmigen Konfiguration entsprechende elektrostatische Feldverteilung ausbildet, dementsprechend nach Beschickung mit Entwicklermaterial Entwicklerteilchen an der Spenderoberfläche anhaften.

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spender ein endloses Teil (37), vorzugsweise ein endloses Band ist, und Einrichtungen (Af-2; 38,39,40,41) vorhanden sind, um das Band nacheinander an den Einrichtungen laut Anspruch 1 vorbeizuführen.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der leitenden Spenderunterlage (54) eine Schicht (55) aus lichtunempfindlichem Material mit einem mittleren spezifischen Widerstand angeordnet ist, über der sich ein gleichmäßiges, unterbrochenes Muster (56) aus stark isolierendem Material erstreckt, das zum Festhalten elektrostatischer Ladung befähigt ist.

4. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spender über seiner leitenden Unterlage (72) ein elektrisch leitendes Rastermuster (71) trägt, das von einer dünnen Schicht (70) aus lichtunempfindlichem, stark isolierendem Material bedeckt ist.

5. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über der leitenden Unterlage (61) des Spenders eine dünne Schicht (60) aus lichtunempfindlichem, stark isolierendem Material angeordnet ist, auf der ein durchgehendes, elektrisch leitendes Rastermuster (62) liegt.

6. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Aufladeeinrichtung für den Spender aus einer Potentialquelle besteht, an die das leitende Rastermuster angeschlossen ist, und daß die Entwicklerpartikel elektrostatisch mit der gleichen Polarität aufgeladen sind wie das Rastermuster.

7. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufladeeinrichtung die gesamte Spenderoberfläche einschließlich der isolierenden Schicht in den Rasterzwischenräumen auf die gleiche Polarität auflädt, und durch Mittel zur Erdung des Rasters nach der Aufladung der Oberfläche.

8. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht (70) aus lichtunempfindlichem, stark isolierendem Material auch die Rasterzwischenräume ausfüllt und dort mit der Spenderunterlage (72) in Berührung steht.

9. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 8, gekennzeichnet durch eine neben der Ladeeinrichtung zur Aufbringung einer Ladung auf die Spenderoberfläche zweite Ladeeinrichtung, die eine an das leitende Rastermuster (71) anschließbare Potentialquelle umfaßt, und durch Mittel zur Erdung des Rasters nach der Aufladung der Oberfläche.

10. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spender der Reihe nach übereinanderliegend eine leitende Unterlage (80), eine dünne, elektrisch isolierende Schicht (81), ein elektrisch leitendes Rastermuster (82) und eine gleichmäßige, isolierende Schicht (84) umfaßt, wobei letztere sowohl das Raster (82) als auch in den Rasterzwischenräumen die isolierende Schicht (81) bedeckt.

11. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine neben der Ladeeinrichtung zur gleichmäßigen Aufladung der Spenderoberfläche zweite Ladeeinrichtung (85) zur Anlegung eines Potentials an das Raster.