DE1597901B2 - Entwicklungseinrichtung fuer elektrostatische ladungsbilder - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungseinrichtung für elektrostatische Ladungsbilder auf einer beweglichen fotoleitfähigen Oberfläche mit elektrostatisch anziehbaren Tonerteilchen, die die Entwicklung des Ladungsbildes bewirken, mit einem Gehäuse zur Aufnahme der Tonerteilchen, mehreren zylindrischen Bürsten mit sich radial erstreckenden Borsten, die durch Reibungselektrizität Tonerteilchen anziehen und derart in dem Gehäuse und entlang der fotoleitfähigen Oberfläche angeordnet sind, daß die Spitzen der Borsten die Oberfläche während der Drehung berühren, mit Einrichtungen zum Füllen jeder Bürste mit Tonerteilchen und Antriebseinrichtungen zum Drehen der Bürsten.

Bei einer solchen aus der US-PS 31 03 445 bekannten Entwicklungseinrichtung sind zwei zylindrische Bürsten nebeneinander und neben einer trommeiförmigen fotoleitfähigen Oberfläche derart vorgesehen, daß beide Bürsten mit ihren Borsten die zu entwickelnde Oberfläche der Trommel berühren.

Die Bürsten sind dabei von einem Entwicklungsgehäuse teilweise umschlossen, wobei den Bürsten von unten her Tonerteilchen als Entwickler zugeführt werden. Die Borsten der Bürsten betupfen bei der Drehung der Bürsten die Oberfläche der Trommel, wodurch sich eine bessere Entwicklung von Ladungsbildern ergibt, als wenn die Tonerteilchen über die Trommeloberfläche kaskadiert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Entwicklungseinrichtung derart weiterzubilden, daß in dem Zwischenraum, der von den Bürsten einerseits und der fotoleitfähigen Oberfläche andererseits begrenzt ist, aus Tonerteilchen bestehende Pulverwolken für die Entwicklung des Ladungsbildes zu erzeugen sind.

Bei einer Entwicklungseinrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Borstenspitzen einer Bürste die Spitzen einer benachbarten Bürste leicht berühren und daß die Bürsten in einer derartigen Drehrichtung angetrieben sind, daß die Borsten einer Bürste sich am Berührungspunkt entgegengesetzt zu den Borsten einer benachbarten Bürste bewegen.

Durch die Berührung der Borstenspitzen jeweils benachbarter Bürsten, wobei sich diese Borsten an den jeweiligen Berührungspunkten entgegengesetzt zueinander bewegen, findet ein Abstreifen der Tonerteilchen von den Borsten der Bürsten und damit eine sehr feine Zerstäubung der Tonerteilchen zu einer Pulverwolke in der Entwicklungszone statt, die durch die Berührungspunkte der Borsten mit der fotoleitfähigen Oberfläche einerseits und durch die Berührungspunkte der Borsten benachbarter Bürsten andererseits begrenzt ist. Auch die elektrostatische Aufladung der Borsten wird durch ihre gegenseitige Berührung verstärkt, so daß die Tonerteilchen aus dem Entwicklervorrat von den Borsten der Bürsten noch leichter aufgenommen werden.

Gemäß in den Unteransprüchen angegebener Weiterbildungen der Erfindung können die Bürsten zusätzlich zu ihrer Drehbewegung auch in axialer Richtung bewegt werden, wobei die Bewegung jeweils benachbarter Bürsten in entgegengesetzten Richtungen erfolgt. Da eine solche axiale Bewegung der Bürsten sich auch auf die die fotoleitfähige Oberfläche berührenden Borsten überträgt, wird damit eine Maserung oder Streifenbildung des entwickelten Tonerbildes auf der Oberfläche vermieden. Die Bürsten werden mit Hilfe von aus Tonerteilchen in dem Gehäuse gebildeten Pulverwolken mit den Tonerteilchen gefüllt. Damit ist eine sehr gleichmäßige Verteilung der Tonerteilchen über die Borsten der Bürsten zu erreichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines typischen elektrostatischen Kopiergerätes im Schnitt, die die neue Entwicklungseinrichtung aufweist und

F i g. 2 eine perspektivische, teilweise ausgebrochene Darstellung der die drehbaren Bürsten aufweisenden Entwicklungseinrichtung.

In F i g. 1 sind die verschiedenen Baugruppen eines typischen elektrostatischen Kopiergeräts schematisch dargestellt. Das Kopiergerät umfaßt eine Belichtungsstelle, an der ein Licht- oder Strahlungsraster eines zu kopierenden Dokuments D mit einer Linse 10 auf eine elektrofotografische Trommel 12 projiziert wird.

Die Trommel 12 ist lösbar auf einer Welle SH-I befestigt, die gegen den Uhrzeigersinn von einem Motor angetrieben wird. Die Trommeloberfläche wird vor der Belichtung mit einer Koronaladungseinrichtung 14sensitiviert.

Die Belichtung der Trommel mit dem Lichtbild des Dokuments entlädt die fotoleitende Schicht in den von Licht getroffenen Bereichen, wodurch ein elektrostatisches Ladungsbild entsteht. Die Trommel passiert dann eine Entwicklungsstelle A, an der die neue Entwick-

lungseinrichtung angeordnet ist. Neben der Entwicklungsstelle befindet sich eine Bildübertragungsstelle B, die ein Rollenpaar 18 aufweist, um ein Trägermaterial in Form eines Papiergewebes P gegen die Oberfläche der Trommel zu führen und so das entwickelte Pulverbild zu empfangen. Das Gewebe P wird synchron mit der Drehung der Trommel durch eine Abnahmerolle 20 bewegt, die das Trägermaterial Pvon einer Zuführungsrolle 22 abwickelt. Die Übertragung des Pulverbilds von der Trommeloberfläche auf das Übertragungsmaterial wird durch eine Koronaübertragungseinrichtung 23 bewirkt.

Unmittelbar nach der Bildübertragungsstelle wird das Übertragungsmaterial an eine Schmelzfixiereinrichtung

25 gegeben, die das Pulverbild auf dem Blattmaterial P dauerhaft fixiert. Die letzte Arbeitsstelle ist eine Trommelreinigungsstelle C, die eine Koronavorreinigungseinrichtung und eine Trommelreinigungseinrichtung in Form absaugender rotierender Bürsten 26 aufweist, um auf der Trommel verbliebenen Toner zu entfernen.

An der Entwicklungsstelle A ist die in einem Gehäuse

26 befestigte Entwicklungseinrichtung angeordnet, in dem ein Vorrat an Entwicklungsmaterial T, das von einem Zuführer 27 stammt, und mehrere rotierende Pelzbürsten angeordnet sind. In dem gezeigten Beispiel sind drei mit 28, 29 und 30 bezeichnete Bürsten vorgesehen. Ein integrierter Bestandteil des Entwicklungsgehäuses 26 ist ein mit Saugluft arbeitendes Rückführungssystem 31 für den Toner, vorzugsweise in Form einer Gebläseeinrichtung, die mit einer Einlaßöffnung 32 verbunden ist, um den Toner aus dem Sammelraum des Gehäuses 26 abzusaugen, und mit einer Auslaßöffnung 33 verbunden ist, um den Toner zusammen mit Luft in den Tonerverteiler und in zerstäubter Form in das Gehäuse einzuleiten. Die Einrichtung 31 dient dazu, die sich im Sammelraum des Gehäuses 26 ablagernden Tonerteilchen in kontinuierlicher Bewegung zurückzuführen und ein wirksameres Arbeiten der Tonerzuführungseinrichtung während der Benutzung der Entwicklungseinrichtung sicherzustellen. Der Toner wird dabei in dem Gehäuse in einem kontinuierlichen, stark aufgewirbelten Zustand gehalten, um eine dichte Pulverwolke zu erzielen und damit eine reibungselektrische Anziehung des Toners an die Borsten der Bürsten zu ermöglichen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die rotierenden Pelzbürsten 28,29,30 auf parallel ausgerichteten Spindeln 35,36 und 37 angeordnet. Jede der Bürsten weist einen hohlen leitenden oder isolierenden Zylinder 38 auf, von denen nur einer gezeigt ist, ferner ein Borstenmaterial aus Kaninchenfell, das in geeigneter Weise auf dem Zylinder befestigt ist, um die Bürste zu bilden. Die Borsten jeder der Bürsten sind von einer derartigen Länge und die Bürsten haben zueinander einen solchen Abstand, daß die Spitzen der Borsten von jeweils zwei benachbarten Bürsten sich gerade eben berühren. Jeder der Zylinder ist gegenüber seiner Spindel isoliert, die Lagerbüchsen für die Zylinder können daher aus einem nichtleitenden Material gefertigt sein.

Auf diese Weise kann von hier nicht gezeigten Spannungsquellen jeder Bürste individuell eine Vorspannung geeigneter Polarität zugeführt werden. Diese Anordnung trägt dazu bei, die Entwicklung größerer Bildbereiche und die Hintergrundunterdrückung zu begünstigen.

Die Spindeln 36, 35 und 37 der Bürsten erstrecken sich durch die Seitenwände 40 und 41 des Gehäuses 26.

Geeignete, hier nicht gezeigte Lager, die innen im Gehäuse an der Seitenwand 40 befestigt sind, halten jeweils ein Ende der Spindeln, während sie an ihren anderen Enden um ein kurzes Stück über die Seitenwand 41 hinausragen und in einer kerbverzahnten Verbindung mit jeweils einem Treibrad 42, 43 und 44 enden. Die Seitenwand 41 weist außerdem geeignete Lager zur drehbaren Lagerung der Bürsten auf.

Die Spindel 36 für die mittlere Bürste 29 ist mit einer Ausgangswelle eines hier nicht näher gezeigten Untersetzungsgetriebes verbunden und von einem Motor M angetrieben. Auf der Welle 36 ist ein Treibrad 45 befestigt, das über einen Treibriemen mit dem Treibrad 44 der Bürste 30 verbunden ist. Ein weiterer Treibriemen 47 verbindet die Treibräder 42 und 43, um die Bürste 28 anzutreiben. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß der Motor M jede Bürste in der gleichen Richtung antreibt. In Fig. 1 ist diese Bewegungsrichtung im Uhrzeigersinn angegeben; der Grund dafür geht aus der weiteren Beschreibung hervor.

Wie bereits erwähnt, ist jede der Wellen 35,36 und 37 mit ihrem entsprechenden Treibrad 42, 43 und 44 kerbverzahnt. Diese Verbindung erlaubt eine begrenzte axiale Bewegung der Wellen gegenüber den Treibrädern, wodurch den Spindeln eine Drehbewegung erteilt werden kann, während diese sich in jede Richtung axial bewegen können. Um eine entgegengesetzte axiale Bewegung jeder der Bürsten zu bewirken, hat jede zu ihr gehörende Welle eine auf ihr befestigte mit einer Feder vorgespannte Wobbeischeibe 48, 49, 50, die mit entsprechenden Anschlägen 51, 52 und 53 zusammenwirken, die in geeigneter Weise am Gehäuserahmen befestigt sind. Wird jede der Wobbeischeiben gedreht und in Kontakt mit ihrem zugehörigen Anschlag gehalten, so wird die mit der Wobbeischeibe verbundene Welle die Länge, die die Wobbeischeibe außerhalb ihrer vertikalen Ebene aufweist, ausgleichen. Vorzugsweise sind die Wobbeischeiben 48, 49 und 50 derart angeordnet, daß unterschiedliche entgegenwirkende Bewegungen auf die Bürsten ausgeübt werden, z. B. werden die Bürsten 28 und 30 nach rechts bewegt, während die mittlere Bürste 29, wie in F i g. 2 gezeigt, nach links bewegt wird. Mit anderen Worten können die Wobbeischeiben gleich- oder gegenphasig mit anderen Bürstenwellen bewegt werden.

Während die rotierenden Bürsten 28, 29 und 30 sich kontinuierlich drehen, bewirkt das Tonerrückführungssystem 31 eine dichte Pulverwolke im Gehäuse 26, so daß die Borsten der Bürsten mit dem Toner der Pulverwolke in Kontakt gelangen. Sind die Materialien in bezug auf ihre reibungselektrischen Eigenschaften richtig gewählt, haften die Tonerteilchen reibungselektrisch und physikalisch an den Borsten der Bürsten an. Diese Materialien können derart sein, daß auf den Tonerteilchen durch Berührungselektrizität während ihres stark aktivierten Zustands im Gehäuse 26 Ladungen erzeugt werden. Die Borsten führen dann die Tonerteilchen dem Ladungsbild zu, das durch die Entwicklungsstelle bewegt wird, um es zu entwickeln. Durch den extrem leichten Berührungskontakt der Borsten zweier benachbarter Bürsten wird zwischen den Bürsten und den mit 5 bezeichneten Zwischenräumen zwischen den Bürsten und der Trommel eine Pulverwolke erzeugt. Die einheitliche Drehrichtung der Bürsten bewirkt eine entgegengesetzte Bewegung der benachbarten Umfangsflächen, wodurch ein Abstreifen der sich gegenüberstehenden Borstenenden auftritt, das die Bildung kleiner Pulverwolken bewirkt. Die Gegen-

wart dieser Wolken, die in den Zwischenräumen 5 und den schmalen Zwischenräumen zwischen den Bürsten eingeschlossen sind, begünstigt die Entwicklung des Ladungsbilds auf der Trommel 12. Die Zwischenräume S werden durch die Einwirkung der Borsten der Bürste 28 auf der Trommel und der Berührung der Borsten der Bürste 30 an einem niedrigeren Punkt des Entwicklungsgehäuses 26 auf der Trommeloberfläche begrenzt. Dieses verringert bzw. vermeidet eine Zerstreuung und einen Verlust des Toners bzw. ein Entweichen des Toners aus dem Gehäuse.

Die vorstehend beschriebene entgegengesetzte axiale Bewegung der Bürsten vermeidet eine Maserung des Tonerbilds und Richtungseinflüsse und stellt damit sicher, daß an alle Teile des Ladungsbilds Tonerteilchen in geeigneter Weise gelangen. Die entgegengesetzte Bewegung bewirkt Verdrehungen in den Borsten, wodurch die Aussichten, daß die Tonerteilchen mit dem Ladungsbild in Berührung kommen, stark begünstigt werden. Die oszillierende Bewegung einer Bürste gegenüber der anderen begünstigt auch die Bildung von Pulverwolken zwischen ihnen, da beim Auffüllen jeder benachbarten Borstengruppe mit Toner die Tonerteilchen, die in oder von den Borsten beeinflußt sind, auf die in der anderen Bürste enthaltenen Tonerteilchen auftreffen und damit die Erzeugung von Reibungselektrizität und die Bildung von Pulverwolken zwischen den Bürsten und im Zwischenraum ^begünstigen.

Der Tonerzuführer 27 kann in Verbindung mit dem Inneren des Gehäuses 26 angeordnet sein, wie in F i g. 1 gezeigt, um eine kontinuierliche Zuführung von Tonerteilchen an die Entwicklungseinrichtung sicherzustellen. Da eine Entwicklungseinrichtung mit rotierenden Bürsten benutzt wird, besteht kein Erfordernis, Trägerteilchen für den Toner zu verwenden, um den Transport und die Aufbringung einer elektrostatischen Ladung auf den Tonerteilchen zu begünstigen. Die Borsten der Bürsten können aus einem solchen Material gefertigt sein, daß die Bildung einer Ladung infolge von Reibungselektrizität auf den Tonerteilchen in der gleichen Weise bewirkt wird wie bei den herkömmlichen Trägerteilchen.

Durch den Einsatz rotierender Bürsten beim Entwicklungsvorgang und den sich mit der Oberfläche der Trommel 12 in Berührungskontakt befindlichen Borsten der Bürsten ist die von den Reinigungsbürsten noch erforderliche Reinigung minimal. Die Entwicklungsbürsten 28, 29 und 30 arbeiten mehr oder weniger selbstreinigend, so daß die aus dem Entwicklungsgehäuse herauskommende Trommeloberfläche annähernd frei von Toner ist, ausgenommen der, der an dem Ladungsbild in den entwickelten Bildbereichen anhaftet. Die Bürsten wirken außerdem als Hintergrund entfernende Einrichtungen und zur Entfernung eines auf dem entwickelten Bild eventuell vorhandenen Überschusses von Tonerteilchen. Durch geeignete Vorspannung der Bürsten kann eine weitere Hintergrundunterdrückung bewirkt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Entwicklungseinrichtung für elektrostatische Ladungsbilder auf einer bewegliehen fotoleitfähigen Oberfläche mit elektrostatisch anziehbaren Tonerteilchen, die die Entwicklung des Ladungsbildes bewirken, mit einem Gehäuse zur Aufnahme der Tonerteilchen, mehreren zylindrischen Bürsten mit sich radial erstreckenden Borsten, die durch Reibungselektrizität Tonerteilchen anziehen und derart in dem Gehäuse und entlang der fotoleitfähigen Oberfläche angeordnet sind, daß die Spitzen der Borsten die Oberfläche während der Drehung berühren, mit Einrichtungen zum Füllen jeder Bürste mit Tonerteilchen und Antriebseinrichtungen zum Drehen der Bürsten, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenspitzen einer Bürste (28,29,30) die Spitzen einer benachbarten Bürste (28, 29, 30) leicht berühren und daß die Bürsten (28,» 29, 30) in einer derartigen Drehrichtung angetrieben sind, daß die Borsten einer Bürste (28, 29, 30) sich am Berührungspunkt entgegengesetzt zu den Borsten einer benachbarten Bürste (28, 29, 30) bewegen.

2. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (48, 49, 50) zur entgegengesetzten axialen Hin- und Herbewegung der Bürsten in entgegengesetzten Richtungen vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (31, 33, 27) zum Füllen der Bürsten (28,29,30) mit Tonerteilchen eine Einrichtung (31, 33) zur Erzeugung einer aus Tonerteilchen gebildeten Pulverwolke in dem Gehäuse (26) und in Kontakt mit den Borsten der Bürsten (28,29,30) aufweist.