DE1816690C3 - Entwicklungselektrode zur Kaskadierungsentwicklung elektrostatischer Ladungsbilder - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungselek trode zur Kaskadierungsentwicklung elektrostatischer Ladungsbilder mit einem Zweikomponentenentwickler.

Aus der US-PS 27 84 694 ist eine Entwicklungseinrichtung zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder mit Hilfe von Tonerteilchen bekannt, die nach dem sogenannten Pulverwolkenverfahren arbeitet. Längs einem Teil des Omfanges einer trommeiförmigen Bildplatte ist eine gekrümmte Entwicklungselektrode angeordnet, die aus mehreren sich quer zur Bewegungsrichtung der Bildplatte erstreckenden Segmenten besteht. In den durch die Elektrodensegmente und die benachbarte Oberfläche der Bildplatte gebildeten Zwischenraum, der die Entwicklungszone darstellt, wird mit Hilfe einer geeigneten Einrichtung eine aus Tonerteilchen bestehende Pulverwolke eingeblasen. Die einzelnen Elektrodensegmente sind mit einer geeigneten Spannungsquelle elektrisch verbunden, um ein elektrostatisches Feld zwischen der Oberfläche der Bildplatte und den benachbarten Elektrodensegmenten zu erzeugen. Infolge dieses elektrostatischen Feldes werden aus der Pulverwolke heraus Tonerteilchen auf der Oberfläche der Bildplatte in Bildkonfiguration des sich auf der Bildplatte befindenden Ladungsbildes abgelagert. Außerdem lagern sich aber auch Tonerteilchen auf der der Bildplatte zugewandten Oberfläche der Elektrodensegmente ab, die zu einer Beeinträchtigung der Wirkung der Elektrodensegmente und damit zu einer Beeinträchtigung des elektrostatischen Feldes führen. Um die Elektrodensegmente daher von diesen abgelagerten Tonerteilchen befreien zu können, können die einzelnen Elektrodensegmente nacheinander mit Hufe einer geeigneten Betätigungseinrichtung um eine parallel zu ihrer Längsrichtung verlaufende Achse um 180° geschwenkt werden, so daß dann die zuvor der Bildplatte benachbarte Oberfläche der Elektrodensegmente von der Bildplatte nach außen abgewandt ist und mit Hilfe einer nacheinander alle Elektrodensegmente bestreichenden Reinigungsbürste gereinigt werden kann. Die nach dieser Schwenkung der Bildplatte zugewandte Oberfläche der Elektrodensegmente wird beim nächsten Entwicklungsvorgang zum Aufbau des elektrostatischen Feldes benutzt und kann nach einem Zurückschwenken der Elektrodensegmente und bei einer Aufwärtsbewegung der Reinigungsbürste über die Eiektrodensegmente ebenfalls von abgelagerten Tonerteilchen befreit werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß nach jedem einzelnen Entwicklungsvorgang die der Bildplatte benachbarte Oberfläche de^r Elektrode von allen sich auf ihr abgelagerten Tonerteilchen befreit werden kann.

Es wurden auch andere Entwicklungseinrichtungen vorgeschlagen, mit denen der geladene Toner mit der Bildfläche in Berührung zu bringen ist. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise die Kaskadierungsentwicklung. Hierbei wird der Zweikomponentenentwickler durch Wirkung seiner Schwerkraft über eine elektrofotografische Bildfläche kaskadiert oder geschüttet.

Nicht alle Tonerteilchen, die bei der Kaskadicung von der fotoleitfähigen Bildfläche angezogen werden, bleiben auf dieser bis zur Bildübertragung der endgültigen Kopie haften. Ein großer Prozentsatz des Toners wird durch die »reinigende« Wirkung der Trägeneilchen wieder entfernt. Diese Erscheinung tritt auf, wenn die Trägerteilchen sich über eine mit Toner versehene Bildfläche bewegen, nachdem sie ihre Tonerteilchen abgegeben haben. Da sie dann teilweise entblößt sind, können diejenigen Tonerteilchen wieder von der Bildfläche auf die Trägerteilchen angezogen werden, die durch nur schwache elektrostatische Kräfte gehalten werden.

Bei schnell arbeitenden elektrofotografischen Entwicklungseinrichtungen der heutigen Reproduktionsmaschinen verwendet man längere Entwicklungszonen. Durch die Verlängerung der Entwicklungszone tritt jedoch das Problem der verlängerten zeitlichen Einwirkungsdauer der teilweise entblößten Trägerteilchen und der damit verbundenen »Reinigungswirkung« auf. Es ist leicht einzusehen, daß ein voll getönter Entwicklerstoff seinen Toner auf die zu entwickelnde Bildfläche während der ersten Augenblicke der Kaskadierung abgibt, so daß die dann entblößten Trägerteilchen eine längere Einwirkungszeit auf die Bildfläche haben und innerhalb eines größeren Bereiches Toner wieder entfernen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zuführung frisch getönten Entwicklerstoffes an verschiedenen Stellen der Entwicklungszone zu ermöglichen, wobei die »Reinigungswirkung« des Zweikomponentenentwicklers minimal gehalten werden soll.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe gelöst durch eine Anzahl an sich bekannter leitfähiger, sich quer über die Entwicklungszone erstreckender Eiektrodensegmente, die mit gegenseitigem Abstand in der Entwicklungszone nahe der zu entwickelnden elektrofotografi-

sehen Kidfläche angeordnet sind und durch Vorrichtungen zur Führung des Zweikomponentenentwicklers durch die Zwischenräume der Elektrodensegmente hindurch in die Entwicklungszone.

In der erfindungsgemäßen Entwicklungselektrode sißd also öffnungen gebildet, die die Zuführung frisch getönten Entwicklerstoffes in die Entwicklungszone an verschiedenen Stellen ermöglichen. Ferner tritt durch die Entwicklungselektrode selbst eine Verbesserung der Entwickluneseigenschaften ein. ,0

Mit öffnungen versehene Entwicklungselektroden sind zwar bekannt, beispielsweise durch die US-PS 30 11 474 und 31 47 !47. Diese Entwicklungselektroden werden jedoch lediglich in üblicher Weise zur Entwicklungsverbesserung verwendet, wobei die öffnungen die Tendenz des Entwicklerstoffes, durch KJumpenbildung Störungen zwischen der Elektrode und der Bildfläche zu verursachen, verhindern sollen. Die erfindungsgemäße Entwicklungselektrode weist jedoch gleichfalls diese Vorteile auf, ermöglicht jedoch außerdem die Einführung frisch getönten Entwicklerstoffes an verschiedenen Stellen längs der Kaskadierungszone in neuartiger Weise. Die erfindungsgemäße Entwicklungselektrode kann mit minimalem konstruktivem Aufwand leicht in bereits vorhandene elektrofotografische Kopiermaschinen eingebaut werden.

An den durch den Abstand der Elektrodensegmente gebildeten öffnungen der Entwicklungselektrode sind auf der der Entwicklungszone abgewandten Seite zweckmäßig Führungsbleche vorzusehen, die den Entwicklerstoff in die öffnungen hineinleiten.

Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden eingehenden Beschreibung an Hand der Figuren. Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung einer für kontinuierlichen und automatischen Betrieb geeigneten elektrofotografischen Kopiermaschine, die mit einer erfindungsgemäßen Entwicklungselektrode ausgerüstet ist, und

Fig.2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Entwicklungselektrode.

In F i g. 1 ist eine elektrofotografische Kopiermaschine dargestellt, die für kontinuierlichen und automatischen Betneb geeignet ist und mit einer erfindungsgemäßen Entwicklungselektrode arbeitet. Alle durch Buchstaben bezeichneten Verfahrensstationen sind in der elektrofotografischen Technik bekannt mit Ausnahme der Entwicklungsstation C, die mit der erfindungsgeinäßen Entwicklungselektrode ausgerüstet ist. Die verschiedenen Verfahrensstationen an der elektrofotografischen Bildfläche werden im folgenden kurz erläutert: An der Ladestelle A wird eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf die fotoleitfähige Schicht der elektrofotografischen Bildfläche aufgebracht.

An der Belichtungsstelle B wird ein Licht- oder Strahlungsbild des zu reproduzierenden Bildes auf die Bildfläche projiziert, um deren Ladung in den belichteten Flächenteilen abzuleiten und auf diese Weise ein latentes elektrostatisches Bild des zu reproduzierenden Bildes zu erzeugen. An der Entwicklungsstelle C wird ein elektrofotografischer Entwicklerstoff, der ein Tonerpulver mit einer elektrostatischen Ladung entgegengesetzt derjenigen des latenten elektrostatischen Bildes enthält, mit der Bildfläche in Berührung gebracht, wodurch das Tonerpulver an dein latenten elektrostatischen Bild anhaftet und ein Pulverbild mit einer dem zu reproduzierenden Bild entsprechenden Konfiguration erzeugt. An der Übertragungsstelle D wird das Pulverbild elektrostatisch von der Bildfläche auf einen Bildträger übertragen. An der Reinigungsstelle E wird die Bildfläche zur Entfernung restlicher Tonerteilchen nach der Bildübertragung abgebürstet

Wie bereits erwähnt, sind alle diese Verfahrensstellen in der elektrofotografischen Technik bekannt, mit Ausnahme der Entwicklungsstelle C

Die Entwicklungseinrichtung ist nahe der elektrofotografischen Bildfläche 10 angeordnet, auf der die Bilder erzeugt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Bildfläche aus einem endlosen Band, dessen Oberfläche in einem automatischen und kontinuierlichen Betriebszyklus nacheinander an den verschiedenen Verfahrensstationen vorbeigeführt wird. Zum Transport des Bandes sowie zur Durchführung des Betriebszyklus an den verschiedenen Verfahrensstationen dient eine nichtdargestellte Antriebsvorrichtung üblicher Bauart Als Bildfläche kann ferner auch eine elektrofotografische Fläche mit zylindrischem Querschnitt, beispielsweise eine Trommel, verwendet werden.

Die Entwicklungsvorrichtung befindet sich in einem Entwicklungsgehäuse IZ Der untere Teil des Gehäuses ist mit einer Vorratsmenge eines Zweikomponentenentwicklers gefüllt. Dieser wird .nit Förderbechern 14, die auf einem auf den Rollen 18 geführten Band 16 befestigt sind, an eine erhöhte Stelle gebracht und dann über die elektrofotografische Bildfläche kaskadiert Die Fördervorrichtung wird mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung bewegt

In ihrer obersten Lage wird der Entwicklerstoff aus den Förderbechern in einen Trichter geschüttet, der durch zwei Platten 20 und 22 gebildet ist und den Entwicklerstoff auf die Bandoberfläche führt. Die Entwicklerstoffvorratsmenge, die Förderbecher und die Trichterplatten entsprechen in ihrer Länga der Breite der Bildfläche, um eine Kaskadierung der gesamten Bildfläche sicherzustellen. Während der Entwicklerstoff auf das Band geschüttet wird, entwickelt er das latente elektrostatische Bild.

Nahe der elektrofotografischen Bildfläche ist eine Entwicklungselektrode 26 angeordnet Diese besteht aus einer Anzahl Eiektrodensegmente 28, deren Breite zumindest der Breite der zu entwickelnden Bildfläche entspricht Jedes Segment ist mit seinen Enden an den Rahmenteilen der Maschine befestigt, so daß es nahe der Entwicklungszone 30 angeordnet bleibt und zwischen den einzelnen Segmenten die Zuführungsöffnungen 32 gebildet werden. Die Führungsplatten 34 für den Entwickler sind mit Bolzen oder anderen geeigneten Befestigungen an derjenigen Seite der Elektrode befestigt, die der Entwicklungszone 30 abgewandt ist.

Da die Elektrodensegmente 28 gegenüber der Unterlage der fotoleitfähigen Bildfläche geerdet sind oder eine Spannung führen, müssen sie gegenüber der Kopiermaschine isoliert sein. Dies geschieht im dargestellten Falle durch leitfähige Seitenschienen 38 auf jeder Seite der Elektrodensegmente. Diese bewirken, daß alle Segmente ein gemeinsames elektrisches Potential führen. Die Seitenschienen 38 sind am Maschinenrahmen 40 über einen Isolator 42 befestigt, so daß das Potential der Elektrodensegmente vom Maschinenrahmen ferngehalten wird. Auf diese Weise ermöglicht eine einzige elektrische Leitung zu einem Elektrodensegment die Vorspannung der gesamten Entwicklungselektrode.

Wird eine Menge eines voll getönten Zweikomponentenentwicklers durch den Trichter mit den beiden

Führungsplatten 20 und 22 zugeführt, so kann nur ein Teil des Entwicklers durch die relativ enge öffnung zwischen dem oberen Elektrodensegment und der elektrofotografischen Bildfläche hindurchtreten. Der restliche Entwickler wird über das erste Elektrodensegment geführt, ohne die Bildfläche zu berühren. Er wird dann zumindest teilweise durch die erste Führungsplatte 34 umgelenkt, so daß er durch die öffnung 32 in die in der Entwicklungszone 30 bereits erzeugte Entwicklerströmung eintritt. An der Oberkante des ersten Elektrodensegmentes muß keine Führungsplatte vorgesehen sein. Ein Teil des Entwicklerstoffes wird auch über die erste Führungsplatte hinweggeführt und tritt in die Entwicklungszone an den verschiedenen anderen Eintriitsöffnungen ein. Diese restlichen öffnungen 32 bzw. deren Führungsplatten 34 bewirken in der bereits beschriebenen Weise die Zuführung des Entwicklerstoffes in die Entwicklungszone. Jede Zahl von Elektrodensegmenten und öffnungen kann verwendet werden, was von der Länge der Entwicklungszone und anderen variablen Größen abhängt.

In einigen Fällen wird nicht der gesamte Entwickler durch die öffnungen 32 in die Entwicklungszone eintreten. Ein geringer Anteil kann über alle öffnungen hinweggeführt werden und vereinigt sich wieder mit dem aus der Entwicklungszone austretenden Entwickler in der Vorratsmenge.

Die Strömung des Entwicklerstoffes in der Entwicklungszone wird jeweils an den Stellen verstärkt, wo frischer Entwickler eintritt. Sind die Eintrittsöffnungen richtig bemessen, so treten keine Klumpenbildungen und Störungen auf. Es sei ferner bemerkt, Jaß der durch die Entwicklungszone strömende Entwicklerstoff durch die Wirkung seiner Schwerkraft seine Geschwindigkeit erhöht. Die erhöhte Geschwindigkeit vergrößert den gegenseitigen Abstand der Entwicklerstoffteilchen in der Entwicklungszone, wodurch sich eine weitere Anpassung der Bewegungsverhältnisse im Hinblick auf den eingeführten Entwicklerstoff ergibt.

Die Elektrodensegmente 28 bestehen aus einem leitfähigen Stoff wie z. B. Aluminium und sind mit geringem Abstand zur elektrofotografischen Bildfläche angeordnet Sie sind an ihren Enden über leitfähige Seitenschienen 38 miteinander verbunden. Die so gebildete Entwicklungselektrode kann durch eine Spannungsquelle 4< vorgespannt werden, deren Wert gemäß der US-PS 29 52 241 ungeführt dem Potential der Bildladungen der elektrofotografischen Bildfläche entsprechen kann. Ihre Polarität ist derjenigen der Tonerteilchen entgegengesetzt Das Potential der Entwicklungselektrode soll etwas größer sein als da der Hintergrundflächen des latenten elektrostatischei Bildes, um eine Anziehung des Toners von diesen nich zum Bild gehörenden Flächenteilen und damit ein« Verringerung der Hindergrundzeichnung zu bewirken.

Die Elektrodensegmente können auch mit verschiedenen Spannungsquellen individuell vorgespannt werden. In diesem Falle müssen die Seitenschienen 38 jedoch aus einem Isolierstoff bestehen.

ίο Beim Betrieb wird die Kopiermaschine durch eine nicht dargestellte Einschaltevorrichtung eingeschaltet. Dadurch wird das elektrofotografische Band nacheinander an den beschriebenen Verfahrensstationen vorbeibewegt. Die Einschaltevorrichtung bewirkt ferner eine Einschaltung der an diesen Stationen angeordneten Vorrichtungen. Nach der Aufladung und Belichtung der Bildfläche an den Stellen A und B wird das Band in Pfeilrichtung durch die Kaskadierungsentwicklungszotie 30 hindurchgeführt Hier wird der Entwicklerstoff aus der Vorratsmenge mit den Förderbechern 14 laufend zum Trichter befördert und durch dessen Platten 20 und 22 über und unter das erste Eiektrodensegment 26 geschüttet Die so geteilte Entwicklerströmung bewirkt eine Kaskadierung des Entwicklerstoffes über die elektrofotografische Bildfläche und über die Rückseite der Entwicklungselektrode, so daß frischer Entwicklerstoff an verschiedenen Stellen längs der Entwicklungszone durch die Elektrodenöffnungen 32 hindurch eintreten kann. Nach dem Durchgang durch die Entwicklungszone wird der Entwicklerstoff wieder in den unteren Teil des Gehäuses 12 bzw. in die Vorratsmenge zurückgeführt. Zur Nachfüllung von Toner in das Gehäuse entsprechend dem jeweiligen Tonerverbrauch kann eine Nachfüllvorrichtung üblicher Bauart vorgesehen sein.

Es sei bemerkt, daß die erfindungsgemäße Entwicklungselektrode für Bildflächen verwendet werden kann. die gegenüber der Elektrode aufwärts oder abwärts bewegt werden. Ferner kann sie für Bildflächen jeder Form einschließlich für Bildtrommeln verwendet werden. Für eine elektrofotografische Bildtrommel muß die Entwicklungselektrode jedoch entsprechend deren gekrümmter Oberfläche einen gebogenen Querschnitt haben.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verwendung auf kommerzielle Kopiermaschinen beschrieben, die mit positiver Ladung der Bildfläche, negativ geladenem Toner und positiven Elektroden arbeiten. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß diese Polaritäten auch umgekehrt werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ί. Entwicklungselektrode zur Kaskadierungsentwicklung elektrostatischer Ladungsbilder mit einem Zweikomponentenentwickler, gekennzeichnet durch eine Anzahl an sich bekannter leitfähiger, sich quer über die Entwicklungszone erstreckender, Elektrodensegmente {28), die mit gegenseitigem Abstand in der Entwicklungszone (30) nahe der zu entwickelnden elekfpfptografischen Bildfläche (K)) angeordnet sind und durch Vorrichtungen (34) zur Führung des Zweikomponentenentwicklers durch die Zwischenräume (32) der Eiektrodensegmente (28) hindurch in die >s Entwicklungszone (30).
2. 2. Eatwicklungselektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (34) zur Führung des Zweikomponentenentwicklers durch die Zwischenräume (32) der Elektrodensegmente (28) hindurch aus nahe den Zwischenräumen (32) auf den Elektrodensegmenten (28) angeordneten Führungsblechen (34) bestehen, die den über die Elektrodensegmente (28) strömenden Entwickler in die Entwicklungszone (30) leiten. *5
3. 3. Entwicklungselektrode nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsquelle (44) zur Anschaltung einer elektrischen Spannung an die Elektrodensegmente (28) vorgesehen ist.
4. 4. Entwicklungselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine ebene Struktur zur Verwendung an einer ebenen elektrofotografischen Bildfläche (10).
5. 5. Entwicklungselektrode nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine gebogene Struktur zur Verwendung an einer gebogenen elektrofotografischen Bildfläche.