DE1803415A1 - Vorrichtung zum Entwickeln von elektrostatischen latenten Bildern - Google Patents

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M, KOHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MDNCHEN HAMIURO

TELEFON, S55474 8000 MÜNCHEN 15,

TELEGRAMME, KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 18

¥. 13 910/68 13/de _1ß# Oktober 1968 '

Fuji Shashin EiIm Kabushiki Kaisha Kanagawa (Japan)

Vorrichtung zum Entwickeln von elektrostatischen latenten Bildern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer Vorrichtung zum Entwickeln von elektrostatischen latenten Bildern nach einem Trockenverfahren.

ils typisohes Beispiel für ein Trockenentwicklungsverfahren ist die Kaskadenentwicklung allgemein bekannt. Beispielsweise werden, wie in der TJS-Patentschrift 2 618 beschrieben ist, gleichförmige elektrische Ladungen auf die Oberfläche einer xerographischen Platte, bestehend aus einer lichtelektrisch leitfähigen isolierenden Schicht auf einem leitfähigen Substrat, aufgebracht, worauf dann die geladene Platte mit licht durch ein photographisches positives oder negatives Bild so belichtet werden kann, daß Teile der in den lichtaufnehmenden Bereichen befindlichen Ladungen abfließen unter Zurücklassung eines latenten elektrostatischen Bildes auf der Platte.

Das so erhaltene latente elektrostatische Bild kann entwickelt werden, indem man eine Mischung (nachstehend als "Kaskadenentwickler" bezeichnet) aus einem feinteiligen pigmentierten elektroskoplschen oder aufladbaren Pulver (nachstehend als "Toner" bezeichnet) in Kombination

809841/ ΜΊ1

•mit körnigen !Drägerteilohen auf die Oberfläche einer xerographischen Platte aufbringt. Das elektroskopische oder ladung aufnehmende Pulver scheidet sich in Übereinstimmung mit dem ladungsmuster auf der Oberfläche einer xerographischen Platte ab.

Das Trägermaterial wird triboelektrisch (Reibungselektrizität) mit einer entgegengesetzten Polarität zu derjenigen,, des elektroskopischen Pulvers bei Reibungsein-

, griff mit diesem geladen und wirkt in der Weise, daß das ) elektroskopische Pulver, das an die Teilchen des Trägermaterials angezogen ist und diese umgibt, zurückgehalten wird. Anschließend wird das in dieser Weise entwickelte Tonerbild auf ein Blatt Papier oder irgendein anderes Material übertragen und mittels einer geeigneten gewünschten Methode fixiert. Um die Tonermaterialien in Berührung

t mit der Oberfläche einer lichtelektrisch leitfähigen isolierenden Schicht, zu bringen, werden die Teilchen kaskadenartig über die Oberfläche deraBrographischen Platte geführt. Bei der gebräuchlichen " Scharf'·-Kopieform (livecopy form) der Entwicklung, z. B. schwarze Buchstaben auf einem weißen Hintergrund, haftet das Entwicklerpulver bei der Kaskadenführung über die Plattenoberfläche an dem elek-' trostatischen latenten Bild mit einer scharfen und einer gleichförmigen Dichte an. Wenn jedoch die zu'reproduzierende Kopie aus Bildern mit wenigstens einigen Bereichen einer anderen Form als einer Scharf-Kopieform, beispielsweise mit zusammenhängenden weiten dunklen Bereichen, die als sog.

■ "durchgehende Bereiche" (solid area) bezeichnet werden, besteht, ist die Kaskadenentwicklungsarbeitsweise bekanntlich von sich aus unfähig, eine naturgetaaie Entwicklung hiervon zu ergeben.

Die Verwendung von Entwicklungselektroden, um wenigstens teilweise diesen Nachteil zu vermeiden, ist in der !Technik bekannt und eine Vorrichtung hierfür ist beispielsweise in den US-Patentschriften 2 777 418 und 3 011 474 beschrieben.

Trotz der durch diese in der Technik bekannten Elektrodeneinrichtungen gewährten Verbesserungen, war*es bisher nicht möglioh, die Vorteile hiervon in maximalem Ausmaß auszunutzen. Die Wirkung einer Elektrode nimmt bekanntlich ab, wenn deren Abstand von der Bildoberfläche zunimmt und umgekehrt gewährt ein minimaler Abstand eine maximale vorteilhafte Wirkung. Da die in dem Kaskadenentwicklungssystem verwendeten Trägerteilchen aus einem harten körnigen Material bestehen, verglichen mit einem verhältnismäßig weichen leicht zerstörbaren lichtelektrisch leitfähigen Material, aus welchem die xerographische Platte gebildet ist, war es bei den bisher in der Technik bekannten Vorrichtungen stets notwendig, die Elektrode in ausreichendem Abstand von der Plattenoberfläche zu halten, um ein Preisein von dem Entwicklerfluß ohne Bindung zu ermöglichen. Demgemäß war aufgrund &r praktischen Beschränkung es bisher nicht möglich, die Elektrode bei dem minimalen Abstand zu halten, bei welchem optimale Ergebnisse erhalten werden können. In einem kontinuierlich arbeitendem-System, bei welchem die Entwicklermasse kaskadenartig über die lichtelektrisch leitfähige Oberfläche einer sich mit Bezug auf eine stationär angebrachte Elektrode bewegenden xerographischen Platte geleitet wird,- war es daher notwendig, die Elektrode auf einen Trommelabstand zu halten, um jegliches Binden von Trägerteilohen dazwischen zu verhindern, die" ein Zerkratzen oder einen verschlechternden Einfluß auf die verhältnismäßig weiche Oberfläche des Photoleiters ausüben könnten. Die Abstandseinstellung war daher kritisch

909841/127^

und schwierig beizubehalten, insbesondere bei Verwendung mit xerographischen Platten der Drehtrommelart, mit welchen die Elektrodenkrümmung genau eingehalten v/erden mußte, um . eine örtliche Bindung zu verhindern. Infolgedessen wurden bei diesen bisher bekannten Vorrichtungen, obgleich die Entwicklungseigenschaften, verglichen mit der Entwicklung bei deren Abwesenheit, verbessert wurden, die maximalen Vorteile niemals vollständig verwirklicht, die bei wesentlich geringeren Abständen erhalten werden könnten.

) Gemäß der Erfindung wurde nunmehr eine neue Entwicklungsvorrichtung gefunden, durch welche die durch die Elektrodenfeldkorrektur gewährten Vorteile bis zu einem maximalen Ausmaß erhalten werden können. Gemäß der Erfindung wird dies mittels einer Mehrzahl von drehbaren leitfähigen Rollen, die in regelbarem Abstand und in geringem Abstand von der Oberfläche der Xerographiechen Platte angebracht werden können, erreicht,, wobei ein Entwickler der Trockenart auf die Seite der Mehrzahl von drehbaren Rollen, die der genannten Oberfläche nicht gegenüberliegt, aufgebracht werden kann, wobei die Tonerteilchen triboelektrisch an den Oberflächen der Rollen gehalten werden und das elektrostatische latente Bild durch elektrostatisches An-

w ziehen dieser Tonerteilchen-an das elektrostatische latente Bild entwickelt wird.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert.

Hg. 1 zeigt eine Längsseitenansicht der Vorrichtung, gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Längsseitenansicht, worin die wesentlichen Teile der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt sind.

9098 A 1/1277 original inspected

Die Figuren 3 (a), (b) und (c) zeigen jeweils in Schnittansicht den Aufbau der zu verwendenden Rollen,

Pig. 4 zeigt eine Schrägansicht des Aufbaues der Rollen und deren Anordnung in der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Die Figuren 5 (a) und (b) zeigen längsseitenansichten der wesentlichen Teile der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung mit einer Abänderung der Rollenanordnung.

Die fig. 6 zeigt in Längsseitenansicht ein; weitere Ausführungsform der Vorric&tung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer xerographischen Kopiervorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Darin bezeichnet 1 eine xerographische Trommel, die einen leitfähigen Cylinder umfaßt und mit einer lichtelektrisch leitfähigen isolierenden Schicht überzogen ist und in der ÜS-Patentschrift 2 965 756 beschrieben ist. 2 stellt einen Satz von leitfähigen sich drehenden Rollen dar, deren Achsen parallel zu der Achse der xerographischen Trommel 1 verlaufen. Diese Rollen liegen der Oberfläche der xerographischen Trommel 1 gegenüber, wobei mit Bezug auf diese ein geringer Abstand, der etwas größer als die Dicke eines auf die Oberfläche der xerographischen Trommel zu bildenden Tonerbildes ist. 3 bezeichnet eine Entwicklereinheit für die Zuführung eines Kaskadenentwicklers 31 über die Oberfläche der sich drehenden Rollen 2, die der xerographischen Trommel nicht gegenüberliegt.

Die Durchmesser der sich drehenden Rollen 21, 21,.... betragen etwa ein Viertel bis zu einigen Hundertstel des Durchmessers der xerographischen Trommel, und die Rollen drehen sich nahezu mit der gleichen Geschwindigkeit und in gleicher Richtung, und der Abstand der Rollen 21, 21,... von einander ist geringer als der Durohmesser von Träger-

teilchen des Kaskadenentwickler 31· Innerhalb der Entwickler einheit 3 wird der Kaskadenentwickler 31 vom Boden der Entwicklereinheit 3 durch eine Anzahl von Laufschaufeln

/32. 32
■mii' einem endlosen angetriebenen Förderband 33 aufgenommen und kaskadenartig über die Oberfläche der sich drehenden Rollen 2 geführt und von oberhalb des sich drehenden Hollensatzes 2 fallen gelassen. Wenn die Trägerperlen mit den an diesen anhaftenden !Tonerteilchen über die Oberfläche der sich drehenden Rollen 2, die nicht der Oberfläche der xerographischen Trommel 1 gegenüberliegt, kaskadenartig geführt werden, werden die Tonerteilchen von den Srägerperlen abgezogen und an den Oberflächen der sich drehenden Rollen gehalten, wobei die elektrostatischen Felder aus dem ladungsmuster auf der xerographischen Trommel 1 diese Tonerteilchen von den Oberflächen der sich drehenden Rollen abziehen. Die Trägerperlen, die nicht verwendet wurden,, um die Oberflächen der sich drehenden Rollen zu bedecken, fallen dann auf d£e Bodenbereiche der EntwiGklereinlieit zurück.

Die Oberfläche von jeder sich drehenden Solle ist vorzugsweise aus einem Material mit einem triboelefetrischen Verhalten von entgegengesetzter Polarität mit Besug auf die Tonerteilchen gebildet. Diese Bedingung wird beispielsweise erfüllt, wenn die Oberfläche aus dem gleichen Material wie die Oberfläche der Trägerperlen gebildet Ist.

'Die xerographisehe Trommel' wird in Betrieb Im allgemeinen mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit in der durch den Pfeil in FIg. 1 angezeigten Richtung so gedreht, daß, nachdem Teile des Trommelumfanges durch die Ladungseinheit (nicht gezeigt) hindurchgingen und gleichförmig geladen wurden, diese unterhalb eines Projektors oder einer anderen Einrichtung (nicht gezeigt) zur Aussetzung der geladenen Oberfläche an das zu reproduzierende Bild gelangen, liach der Ladung und Belichtung bewegen süb. die

¥09841/1277

_ 7 —

Abschnitte der Trommeloberfläche an der Entwicklereinheit 5 vorbei. Die sich drehenden Rollen 2 wirken als Entwicklerelektrode, wobei durchgehende Bereiche gleichförmig entwickelt werden.

Die sich drehenden Rollen, die als Entwickle.relektrode wirken, werden nachstehend mit Bezug auf Fig. 2 näher erläutert.

Der Abstand der Rollen 2 muß kleiner sein als die Größen der Trägerperlen, und die Rollen drehen sich vorzugsweise in gleicher Richtung und verhindern dadurch ein 'Festklemmen oder Zerreiben der Trägerperlen an den sich drehenden Rollen.

Wie vorstehend ausgeführt, besitzen die ladungen auf den Oberflächen der Rollen 2 eine Polarität, die der Polarität des elektrostatischen Bildes auf der Oberfläche der xerographischen Trommel 1 entgegengesetzt ist.

Die Ladung auf der Oberfläche der Rollen 2 neigt zu einem Festhalten der Tonerschicht auf.der Oberfläche der Rollen 2. Innerhalb des kleinen Luftspaltes zwischen den Rollen 2 und der xerographischen iDrommel 1 erzeugen die !lachen des Photoleiters, die bei einem verhältnismäßig hohen Potential sind, ein elektrostatisches Feld, das ausreichend ist, um ein Überspringen der Teilchen der Tonerschicht auf der Oberfläche der Rollen 2 über die Lücke herbeizuführen, wobei diese Teilchen auf die Flächen des Photoleitere gelangen. Jedoch bewirken die übrigen Bereiche des Plrfcoleiters kein ausreichendes elektrostatisches Feld, um die elektrostatischen Kräfte, die die Tonerteilchen auf der Oberfläche der Rollen 2 halten, zu überwinden. Das Tonermaterial wird an die Bereiche des Photoleiters, die bei einem verhältnismäßig hohen Potential Vorliegen, und die

909841/1277

I i

visuelle Information auf der xerographischen Trommel 1 darstellen, gebunden,und darin festgehalten. Der loner gelangt niemals in Berührung mit den übrigen Bereichen des Biotoleiters, so daß eine Störung oder'Verwischung des Hintergrundes niemals in der Pertigkopie in Erscheinung tritt. - ■ / _

Es ist wichtig, daß lediglich ein geringer Teil der verfügbaren Tonerteilchen auf den Rollen 2 auf den Bxbo» 'leiter zu irgendeinem Zeitpunkt übergeführt wird. Die Anordnung einer Mehrzahl von Rollen 2 gemäß der Erfindung erhöht die Menge an auf dem Photoleiter übergeführtem Toner. ■ -

EIg. 3 veranschaulicht im Schnitt den Aufbau der sich drehenden Rollen 21. Dabei stellt Fig. 3 (a) eine durchgehende Metallrolle und Fig. 3 (b) ein Beispiel einer leitfähigen Rolle, die mit einer dünnen Schicht 23 überzogen ist, dar. tf 'Jks Material dieser dünnen Schicht £3 Mt ein Material, z.B. ein Harz, das triboelektrisoh 4» den 1 eichen &fntt ceCer ef/*.p/efcft* &cfrfa.H9 geSafe. wie der Träger oder ***« das die Oberfläche des Trägers bedeckende Material augeac, # Beispielsweise kann das gleiche Material wie dasjenige des Trägers zur Anwendung gelangen. Pig. 3 (ο) zeigt ein Beispiel einer Rolle, bei welcher eine leitfähige Schicht um einen isolierenden Kern 24 herum vorgesehen ist und eine zusätzliche dünne Schicht 2$ diese leitfähige Schicht bedeckt.

Wie aus diesen Ausführungsformen ersichtlich 1st, besitzen die sich drehenden Rollen 21 leitfähige Teile und diese leitfähigen Teile wirken als Entwioklerelektröde. Demgemäß sollen diese leitfähigen Teil© 21 vorzugsweise bei einem gleichen elektrischen Potential vorliegen. Die sich drehende Rolle 21 kann theoretisch den gleichen Durchmesser wie die xerographische Trommel 1 aufweisen, wobei

»o^lddVi/u7 7

180341S

jedoch gemäß der Erfindung eine Mehrzahl von Rollen ' mit einem kleinen Durchmesser vorgesehen 1st, um die Vorrichtung kompakt zu machen. Zwischen der Gruppe der sich drehenden Rollen 2 und der xerographisohen !Drommel kann eine Torspannung mit solcher Richtung angelegt werden, um das Tonermaterial zu dem elektrostatischen latenten Bild zu treiben. ■ · '

Bei den vorstehend gesohiderten Ausführungsformen j drehen sich die drehbaren Rollen 21 in gleicher Richtung und deren Abständevoneinander sind geringer als die Durch- , messer der Trägerteilchen des Kaskadenentwicklers 31. Pig. (' 5 erläutert eine andere Ausführungsform, wobei die Zwischen- | räume oder Abstände zwischen den sich drehenden Rollen grosser als der Durchmesser der !Drägerteilchen sind. Gemäß Pig.5 (a) und Pig. 5 (b) können Siebplatten 4,4... zwischen die j jeweiligen sich drehenden Rollen 21 so angebracht werden, daß der Abstand zwischen der sich drehenden Rolle 21 und ! der Siebplatte 4 kleiner als der Durchmesser der !Träger- J teilchen ist. Die sich drehenden Rollen 21, 21 ... müssen j, nicht immer in gleicher Richtung bei dieser Torrichtung j sich drehen. Auch wenn der Zwischenraum oder Abstand zwi- I sehen den sich drehenden Rollen größer als der Durchmesser der !Drägerteilohen ist, können eine Verwirrung oder Verflechtung und Zerkleinerung der !Drägerteilchen zwischen den sich drehenden Rollen 21, 21 ... oder ein Anhalten der sich drehenden Rollen oder eine - Berührung der !Drägerteilchen mit der Im Vakuum aufgedampften Selenschicht (der !Drommel) verhindert werden.

Pig. 6 erläutert ein Beispiel einer Vorrichtung, die die Tonermaterialien der sich drehenden Rollengruppe 2 nach einem magnetischen Aufbürstverfahren zuführt. Bei dieser Vorriohtung 1st die Entwicklerzuführung«einheit 3 mit einem schneckenförmigen sich drehenden Pulf#rhebemechanismus 5 ausgestattet. Kit Hilfe differ Einrichtung 5

OFHGHf^AL INSPECTED

- 1o -

wird der Entwickler, der Eisenpulver als Trägerteilchen enthält, von oben her zu den sich drehenden Magneten 6,6... zugeführt, um magnetische Bürsten oder Büschel 61 ... zu bilden, durch welche die Tonermaterialien zum Anhaften an den nicht magnetischen sich drehenden Rollen 21,21... gebracht werden. Die Drehmagnete 6,6 ... sind mit Abstreifklingen oder Rakeln 62,62 ... ausgestattet, um die magne~ tischen bürsten- oder büschelförmigen Gebilde 61',61... abzuschaben und neue büschel- oder burstenförmige Gebilde auf den Drehmagneten 6,6 ... zu jedem Zeitpunkt zu schaffen. Im übrigen ist auch diese Vorrichtung der in Pig. 1 dargestellten Vorrichtung ähnlich.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung werden Tonermaterialien auf einer isolierenden, ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Schicht mittels der leitfähigen Rollen- die der genannten Schicht in einem geringen Abstand gegenüberliegen, zugeführt, und daher dienen die sich drehenden Hollen mit leitfähigen Teilen wenigstens in Nähe ihrer Oberfläche als Entwicklerelektroden, und ein zufriedenstellendes Bild, das keinen landeffekt aufweist, kann trotz der Satsache erhalten werden, daß die Vorrichtung eines solchen der Irockenentwicklerart ist. Demgemäß kann auch eine ausgezeichnete Eatwieklung, selbst im Hinblick auf ©in Bild mit einer .,durchgehenden oder kontinuierlichen Gradation, erreicht werden.

Überdies haften die Tonerteilchen nicht mechanisch an einer isolierenden Schicht, unä demgemäß ist die Möglichkeit zur Schleierbildung auf ein Minimum herabgesetzt. Da auch die Trägermaterialien mit der isolierenden Schicht nicht in Berührung kommen, wie dies bei den gebräuchlichen Trookenentwicklervorriclitungen der Fall ist, wird die isolierende Schicht in keiner Weise "beschädigt. Demgemäß kann eine Bildwiedergab©, die mit wenig Eratzerbildirag verbunden ist, erreicht werden. Insbesondere wird bei einer Vor-

808841/127?

richtung, die mit einer derartigen isolierenden Schicht wie einer xerographischen Platte ausgestattet ist, die wiederholt zur Anwendung gelangen soll, die Gebrauchsdauer der isolierenden Schicht verlängert, und es können zufriedenstellende Bilder erhalten werden. Da eine Mehrzahl von sich drehenden Rollen vorgesehen ist, tritt ausserdem niemals ein .Verstopfen des irookenentwicklers auf, und da ferner die Tonermaterialien vollständig einer isolierenden Schicht gegenüberliegen und die Dauer des Gegenüberliegens ausreichend lang ist, kann das Entwicklungsverfahren bei hoher Geschwindigkeit ohne irgendeine ungleichförmige Entwicklung ausgeführt werden. Wie vorstehend erklärt, ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung für die Wiedergabe einer kontinuierlichen Gradation geeignet, wobei weder eine Schleierbildung noch ein Randeffekt auftritt und kein Verstopfen des Irookenentwicklers verursacht wird, während andererseits die" Einfachheit und Betriebssicherheit der gebräuchlichen Trockenentwicklervorrichtung beibehalten wird. Die Vorrichtung selbst kann sJehr kompakt ausgebildet werden und'außerdem für eine Automatisierung geeignet.

ORiGHNAl. INSPECTED

Claims (7)

- 12 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Entwickeln von elektrostatischen und latenten Bildern, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl von Rollen (2), die einen le it fähigen Teil wenigstens in Nähe ihrer Oberfläche so angeordnet "besitzen, daß die Oberflächen damit einer isolierenden Oberfläche (1) gegenüberliegen, die ein elektrostatisches ladungsmuster trägt, und eine Zuführungseinheit (3) für das Aufbringen eines Trockenentwicklers auf die Oberflächen der Rollen umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Rollen kleiner ist als der Durchmesser der Trägerteilchen des Entwicklers.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rollen eine Siebplatte angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Teile der Rollen eine elektrische Vorspannung von der grundleitfähigen Schicht der isolierenden Oberfläche besitzen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Teile der Rollen'und die grundleitfähige. Schicht (basic conductive layer) der isolierenden Oberfläche kurzgeschlossen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle oder Rollen aus einer mit Harz überzogenen leitfähigen Rolle bestehen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen in gleicher Richtung angetrieben sind. ·

9098A1/1211