DE1964199A1 - Elektrofotografischer Vervielfaeltigungsapparat - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 196419 9

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 ^Λ MDHLSTR.ASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

RANK XEROX LIMITED, Rank Xerox House, 338, Euston Road,

Lo nd ο η N. \T. 1, England

Elektrofotografischer Vervielfältigungsapparat

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrofotografischen Vervielfältigungsapparat mit einer elektrostatisch aufladbaren, lichtempfindlich¹ endlogen Bildplatte, einer Belichtungseinrichtung zur Belichtung der Bildplatte mit einem zu reproduzierenden Original, einer Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln der belichteten Bildplatte mit einem geladenen Toner, einer Übertrsigungseinrichtung zur elektrostatischen Übertragung der Tonerbild er auf eine mit der Bildplatte in Berührung gebrachte Unterlage und einer Trenneinrichtung zum Ablösen der Unterlage von der Bildplatte«

Bei praktisch angewendeten Elektrofotografieverfahren, wie sie z.B. in der US-Patenbschrift 2 297 691 beschrieben sind, wird eine elektrofotografische Bildplatte mit einer lichtempfindlichen, isolierenden Schicht auf einer leitenden Rückseite als Träger für die elektrostatischen Ladungsbilder verwendete Bei dem normalen elektrofotografischen Verfahren wird die Bildplatte elektrostatisch gleichmäßig über ihre Oberfläche aufgeladen und dann mit einem Lichtbild des zu reproduzierenden Originals belichtet, so daß sich die vom Licht getroffenen Bereiche der Schicht entladen. Die nicht entladenen Bereiche der Schicht bilden auf diese Weise ein elektrosta-

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tisches Ladungsmuster, das der Bildkonfiguration des Originals entspricht«,

Das Ladungsbild kann dann durch Berührung mit einem fein verteilten elektrostatisch anziehbaren Stoff, wie z.B. Pulver, entwickelt werden« Bas Pulver wird in den Bildbereichen von der elektrostatischen Ladung der Schicht gebunden. Dort, wo die Ladung am größten ist, wird am meisten Pulver abgelagert; dort, wo die Ladung am geringsten ist, wird am wenigsten PuI- ^ ver gebunden,» Auf diese Weise entsteht ein dem Lichtbild des Originals entsprechendes Pulverbild. Anschließend wird das Pulverbild auf ein Papierblatt oder eine andere Unterlage übertragen und dort in geeigneter Weise zu einem dauerhaften Druck fixierto

Das elektrostatisch anziehbare Britwicklermaterial ist bei der Elektrofotografie meist ein pigmentiertes harziges Pulver, das als Toner bezeichnet wird, während ein Material mit grösseren Teilchen als "Träger" bezeichnet wird·. Der Träger besteht oder ist überzogen mit einem Material, das in der tribolektrischen Reihe von dem des Toners entfernt steht, so daß zwischen dem Toner und den größeren Trägerteilchen bei einer Bewegung zwischen beiden eine Ladung erzeugt wird» Diese Ladung bewirkt das Anhaften des Toners an den Trägerteilchen· Neben der Ladungserzeugung dienen die Trägerteilchen zur Weitergabe des Toners, so daß dieser zur Entwicklung der Bildplatte mit ihrer Oberfläche leicht in Berührung gebracht werden kann. Die Tonerteilchen werden von den Trägerteilchen auf das elektrostatische Bild gezogen, so daß auf der Bildplatte ein sichtbares Bild entsteht·

Wird ein solches elektrofotografisches Verfahren mit einer zylindrischen Trommel als Bildplatte ausgeführt, wie es z»B» in der US-Patentschrift 3 062 536 beschrieben ist, bewegt sich das fertige Bild zusammen und im Kontakt mit der Trommel wäh-

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rend eines Teils der Trommeldrehung. Während dieser Zeit wird ein Potential mit gegenüber dem Toner entgegengesetzter Polarität auf die der Trommelfläohe abgewandte Seite eines Übertragungspapiers aufgebracht, um das Tonerbild elektrostatisch von der Trommeloberfläche auf das Kopierpapier zu ziehen. Zur Trennung des das Bild tragenden Papiers von der Trommel wird ein Luftstoß oder eine andere mechanische Einwirkung benutzt. Das Tonerbild wird dann auf dem Papier schmelzfixiert, um eine fertige elektrofotografische Kopie zu bilden.

Bei der Übertragung des Tonerbilds wird ein Übertragungskorotron positiver Polarität bei negativer Polarität des Toners verwendet, so daß auf dem Kopierpapier eine positive Ladung aufgebracht wirdo Das isolierende Kopierpapier behält die positive Ladung bei, während in den nichtentladenen Bereichen der Bildplatte eine negative Ladung induziert wird. Diese neue Ladungsverteilung bewirkt eine elektrostatische Bindung zwischen dem Papier und der Bildplatte·

Um das Papier von der Bildplatte trennen zu können, muß zuerst die elektrostatische Bindung zwischen diesen mechanisch oder elektrostatisch überwunden werden. Wird hierfür ein Luftstrom verwendet, so ist ein relativ hoher Luftdruck erforderlich, um die Anziehung zwischen Papier und Bildplatte zu überwinden. Bei der Anwendung hohen Luftdrucks besteht jedoch die Gefahr, daß das noch nicht fixierte Tonerbild auf dem Papier angegriffen und die Bildkonfia;uration auf dem Kopierpapier zerstört wird. Diese nachteilige Y/irkung ist durch verschmierte Kopien bei Anwendung eines Luftstroms zu beobachten. Das Fortblasen des Toners führt außerdem durch Staubbildung leicht zu einer Störung der Punktionselemente« Außerdem kann bei der Trennung des Papiers von der Bildplatte aurch den hohen Luftdruck das den Toner tragende Papier gegen die Ausgabetransporteinrichtung geschleudert werden, wodurch das Tonerbild erschüttert wird« Sin anderes Verfahren versucht, die Kopie meeha-·

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nisch von der Bildplatte abzuspreizen. Die dazu verwendeten mechanischen Pinger zerkratzen jedoch leicht die Bildplatte.

Bei einer anderen bekannten Trennungsteohnik eines Blatts von der Bildplatte, die z.B. in der französischen Patentschrift 1 540 697 beschrieben ist, wird die Ladung auf dem Kopierblatt mit einer Koronaladungseinrichtung neutralisiert, während sich dieses noch auf der Bildplatte befindet. Nach der Neutralisation des Kopierblatts fällt dieses unter Einfluß der Schwerkraft von der Bildplatte ab und wird anschließend zum Schmelzfixieren transportiert. Diese Technik wird meist bei solchen Anlagen verwendet, bei denen das Kopierblatt sich unterhalb der Bildplatte befindet, so daß die. Schwerkraft zur endgültigen Trennung des Blatts herangezogen werden kann·

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue elektrofotografische Vorrichtung zu schaffen, bei der ein das Bild tragendes elektrofotografisches Kopierblatt allein elektrostatisch von der Bildplatte abgelöst werden kann·

Diese neue Vorrichtung soll dabei ohne die bereits aufgezeigten Nachteile der bekannten Anlagen arbeiten, also ein Versohmieren der Tonerbilder, eine Verschmutzung durch Tonerstaub, BiIdplattenbeschädigungen und ähnlich· schädliche Wirkungen unterbinden»

Ausgehend von einem elektrofotografisohen Apparat der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Unterlage bzw· das Kopierblatt durch elektrostatische Anziehung von der Bildplatte ablösbar ist·

Bei dieser neuen, gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrofotografisohen Vorrichtung wird also das mit dem Tonerbild versehene Kopierblatt allein durch elektrostatische Anziehung von der Bildplatte abgezogen und sofort danach elektrostatisch neutralisiert, damit es von der Bildplatte nicht erneut ange-

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' zogen werden kann. Gemäß einer bevorzugten Aueführungsform der Erfindung wird die elektrostatische Anziehungskraft aur Trennung von einer elektrisoh vorgespannten Rolle aufgebracht, wobei bereits die Berührung zwisohen dieser Holle und dem Blatt dessen ladungsneutralisation bewirkt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann diese Neutralisation des Blatts aber auoh durch ein gesondertes !Corotron vorgenommen werden·

Die Erfindung sowie die mit ihr erzielbaren Vorteile werden in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigern

Pig.1 eine sohematisohe Darstellung einer kontinuierlich und automatisch arbeitenden elektrofotografischen Kopiermaschine, bei der eine gemäß der Erfindung ausgebildete Blattrenneinriohtung verwendet wird,

Pig.2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer elektrofotografischen Trommel, einer Blattzuführungseinriohtung und einer Trenneinrichtung und

Pig·3 eine sohematisohe Darstellung einer etwas anderen Aus·· führungsform einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Trenneinrichtung«

In den Figuren 1 und 2 ist die gemäß der Erfindung ausgebildete Trenneinrichtung in Verbindung mit einer geeigneten automatischen Kopiermaschine dargestellt· Die Maschine hat eine : Bildplatte 10 mit einer lichtempfindlichen Sohioht auf einer leitenden Rückseite. Die Bildplatte hat die Form einer Trommel, die drehbar auf eine? in einem Rahmen der Maschine gel»» gerten Welle befestigt ist, so daß sie sioh gegen den Uhrzeigersinn drehen kann, wie es in 7ig«1 gezeigt ist· Durch diese Bewegung wird die Trommeloberfläohe nacheinander an mehreren Behandlungsstationen vorbeigeführt· -

Zum besseren Verständnis werden diese verschiedenen Behänd·»

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lungs atatLonen in ihrer Wirkung auf die Bildplatte kurz erläutert t

An einer Aufladungsstation A wird eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf die lichtempfindliche fläche der Trommel aufgebracht·

An einer Belichtungsstation B wird ein Lichtbild des zu reproduzierenden Originals auf die Trommelfläohe projiziert» um die Ladung in ihren belichteten Bereichen abzubauen, eo daß auf der {Trommel ein Ladungsbild des Originals entsteht* An einer Entwioklungastation C wird über die Trommeloberfla> ehe ein elektrofotografische Entwicklermaterial mit Toner« teilchen kaakadiert, die eine elektrostatische Ladung mit ge» genüber der des Ladungsbilds entgegengesetzter Polarität beno Die Tonerteilchen werden daher an dem Ladungsbild den, so daß ein dem Original entsprechendes Pulverbild entsteht·

An einer Übertragungsstation D wird das Tonerbild elektrostatisch von der Trommeloberflache auf ein Kopierblatt tibertra« gen und dann dieses von der Trommel getrennt, um es zum Sohmelzfixi ^r:a weiterzugeben·

An einer Reinigungs- und Entlaäee cation S wird die Trommel«* oberfläche abgebürstet, um nach der Bildübertragung verbliebene Tonerteilchen zu entfernen. Außerdem wird die Trommel«- oberfläche mit einer relativ hellen Lichtquelle belichtet? um eine vollständige Entladung der lichtempfindlichen Schicht m. bewirken·

Die vorstehende Beschreibung wird ausreichen, um sum l%mWM?^ nis der vorliegenden Erfindung die allgemeine Arbeitsweise ι einer elektrofotografischen Maschine zu erker-nen

Dreht sioh die Trommeloberfläche an des* Entwiö>"*^v ^»station 0 vorbei, so wird ein geeignetes Unterlagenfeli^t* 12, a«B« ein Papierblatt, mit der Bildplatte 10 auro^i tins erste Blatt«' Zuführungseinrichtung 14 in Berührung gebraohfe« £lm Bildplat«

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te 10 kann dabei jede beliebige endlose geometrische Form aufweisen, wie z.B. ein endloses Band, und braucht nicht als kreisförmiger Zylinder ausgebildet sein. Das Blatt und die Bildplatte bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit an einem Übertragungskorotron 16 vorbei, das die Übertragung des Tonerbilds von der Bildplattenfläche auf das Blatt bewirkt. Die Bildplatte und das Blatt bewegen sich zusammen zu einer geeigneten Einrichtung, an der das Blatt von der Bildplatte getrennt wird, so daß dieses dann durch eine zweite Blatttransportvorrichtung 18 weiterbewegt werden kann· Diese zweite Transportvorrichtung bewegt das Blatt an einer Schmelzfixierstation 26 vorbei, an der die fertige Kopie entsteht.

Die meisten dieser bekannten Maschinen benutzen eine'mechanische Einrichtung zum Abstreifen des das Bild tragenden Blatts von der Bildplatte· Sine einen Luftstrom oder einen anderen Gasstrom zwischen Papier und Bildplatte erzeugende Einrichtung ist die gebräuchlichste Einrichtung zum Abstreifen des Blatte von der Bildplatte· Eine solche Einrichtung ist z.B. in der US-Patentschrift 3 062 536 beschrieben, in der auch die anderen elektrofotografischen Behandlungsstationen näher erläutert sind·

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Trenneinrichtung benötigt keinen Luftstrom und auch keine anderen mechanischen Abstreifeinrichtungen'· An ihrer Stelle wird eine Solle 20, die sich über die Breite der Trommel erstreckt, etwas unterhalb des Übertragungskorotrons vorgesehen« Diese Rolle hat eine vorzugsweise parallel zur Trommelachse angeordnete Achse, die neben dem übertragungskorotron liegt. Die Rolle wird mit der gleiohen Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung wie das mit der Trommel umlaufende Blatt gedreht. Dazu kann jeder beliebige Antrieb einschließlich des Hauptantriebs der Maschine verwendet werden·

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Wie. aus Fig.2 zu erkennen ist, sind die gegenüberliegenden" Enden der Rolle mit isolierenden Hülsen aus einem Band 22 versehen, wodurch der Abstand zwischen der Rolle und der Trommel konstant gehalten wird. Die Verwendung eines solchen Isolators an der Trennvorrichtung verhindert einen direkten Ladungsaustausch zwischen Rolle und Trommel. Der Abstand zwischen der Rolle und der Trommel beträgt ZoB. etwa 0,37 mm und ist etwas größer als die Stärke des zu entfernenden Kopierblatts. Die normale Stärke für derartige Blätter beträgt etwa 0,08 mm. Dieser Abstand verhindert die Berührung der Rolle mit dem Kopierblatt, solange dieses sich noch auf der Trommel befindet...Das muß sein, damit eine Berührung des auf der Trommel befindlichen Blatts mit der leitenden Fläche der Rolle verhindert wird, da sonst die Ladungsorientierung zwisohen dem Blatt, dem Toner und der lichtempfindlichen Schicht gestört würde, so daß die Ladungsverhältnisse, die den -Toner auf dem Kopierblatt binden, zerstört werden könnten, wodurch das gewünschte Tonerbild verfälscht wird. Die Rolle ist ein elektrisch leitendes Bauteil, das mit einer Spannungsquelle 24 verbunden ist. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Rolle eine negative Gleichspannung von etwa 800 Volt •auf. Sie hat damit eine Spannung etwa gleicher Größe, aber entgegengesetzter Polarität wie die des Kopierblatts. Bei einem praktischen Beispiel wird z.B. ursprünglich ein positives Potential von etwa 1000 Volt gleichmäßig auf die lichtempfindliche Sohicht aufgebracht und während der Belichtung auf ein positives Potential von 800 Volt in den Bildbereichen und 150 Volt in den nicht zum Bild beitragenden Bereichen reduziert. Ein Übertragungskorotron mit einem ausreichenden Ladestrom, um das Kopierblatt auf ein positives Potential von 800 Volt aufzuladen, ist dann für die übertragung des Tonerbilds ausreiohend. Unter diesen Bedingungen kann eine negative 800 VoIt-Spannungsquelle eine wirksame elektrostatische Trennung von Blatt und Trommel herbeiführen. Obwohl die Rolle als ein leitendes Bauteil dargestellt ist, kann sie auch aus einem Iaola-

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tor, überzogen mit einem leitenden Belag, hergestellt werden, der als Träger des erforderlichen Potentials ausreicht.

Wird die Vorderkante eines Kopierblatts, das ein Tonerbild elektrostatisch gebunden hält, in die Nähe der Rolle 20 bewegt, bewirkt das sich zwischen ihnen ausbildende Feld die Anziehung des Blatts von der Trommel hin zur Rolle 20. Bei einer negativen Spannung von 800 Volt auf der Rolle und einer positiven Spannung von 800 Volt auf dem noch nicht abgetrennten Kopierblatt ergeben sich zur Trennung des Blatts ausreichende Peldkräfte. Nach dem Entfernen des Blatts von der Trommel be-' rührt dieses die Rolle, wobei durch den Kontakt die Ladung auf dem Kopierblatt neutralisiert wird. Da die Rolle sich in der gleichen Riohtung und mit der gleichen linearen Geschwindigkeit dreht wie das Kopierblatt, unterstützt die Rolle den Transport des das Bild tragenden Blatts zu der Sohmelzfixiervorrichtung 26, die die endgültige Kopie herstellt. Die Neutralisation des Kopierblatts durch die Rolle verhindert eine erneute Anziehung des· Blatts durch die Trommel, da die Ladung des Blatts vor der Neutralisation noch nicht entfernt ist· Vor der Neutralisation ist eine solche erneute Anziehung infolge des zwischen beiden bestehenden Felds möglich. Da eine solche erneute Anziehung aber wegen der Erschütterungen auf das Tonerbild unerwünscht ist, wird die Rolle zur Ladungsneutralisation neben dem Kopierblatt angeordnete

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet sioh die Rolle der Trenneinrichtung unterhalb des ein Bild tragenden Kopierblatts und der Bildplatte· Bei dieser Anordnung unterstützt die Schwerkraft die Bewegung des Blatts in Richtung der Rolle. Zur Erzielung einer guten Blatttrennung ist diese Anordnung jedoch nicht erforderlich. Die Bildübertragung und die Blatttrennung können auch neben anderen Teilen der Trommel stattfinden, da das zwischen der Rolle und dem

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Blatt aufgebaute PeId ausreichend stark gemacht werden kann, um das Blatt elektrostatisch und unabhängig von der Schwerkraft von der Trommel zu entfernen.

Bei einer anderen,in Pig.3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist ein zusätzliches !Corotron 28 nach der Rolle 20 vorgesehen. Die Aufgabe dieses Korotrons, das mit einer Weohselspannungs- oder einer negativen Spannungsquelle 30 verbunden ist, besteht darin, das Kopierblatt zu neutralisieren, ψ während es zu der das Blatt anziehenden Rolle läuft* Dieses Korotron dient zur weiteren Sicherheit, eine erneute Anziehung des Blatts durch die Trommel zu vermeiden, bevor es die Rolle 20 berührt und damit von dieser neutralisiert wird.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Rolle nicht notwendigerweise eine Rolle sein und sich auch nicht unbedingt drehen muß. Es reicht aus, wenn ein das PeId aufbauendes Bauelement in der Nähe der Bildplatte und des Kopierblatts sich an der Stelle befindet, an der das Blatt von der Bildplatte entfernt werden soll. Die Anwendung einer Rolle für diesen Zweok ist lediglich eine geeignete Ausführungsform zur Neutralisation und Weiterbeförderung eines von der. Bildplatte entfernten Blatts»

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Claims (3)

1. Pat ent ansprüoh β

   (Ty Elektrofotografischer Vervielfältigungsapparat mit einer elektrostatisch aufladbaren, lichtempfindlichen endlosen Bildplatte, einer Belichtungseinrichtung zur Belichtung der Bildplatte mit einem zu reproduzierenden Original, einer Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln der belichteten Bildplatte mit einem geladenen Toner, einer Übertragungseinrichtung zur elektrostatischen übertragung der Tonerbilder auf eine mit der Bildplatte in Berührung gebrachte Unterlage und einer Trenneinrichtung zum Ablösen der Unterlage von der Bildplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage durch elektrostatische Anziehung von der Bildplatte (10) ablösbar ist·
2. 2. Vervielfältigungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (20, 22) eine elektrisch vorgespannte Rolle (20) aufweist, die sioh über die Breite der Bildplatte (10) erstreckt und einen größeren Abstand zu dieser aufweist als für ein zwisohen Bildplatte (10) und Rolle (20) hindurchführbares Unterlagenblatt erforderlich ist.
3. 3. Vervielfältigungsapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 'daß die Rolle (20) in der gleichen Bewegungsrichtung wie das Unterlagenblatt und die Bildplatte (10) drehbar gelagert ist·

   4· Vervielfältigungsapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (20) so gelagert ist, daß der Abstand zwisohen ihrer Oberfläche und der Oberfläche der Bildplatte (10) während der Drehung konstant bleibt.

   5· Vervielfältigungsapparat nach Anspruch 3 oder 4, dadurch

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   gekennzeichnet, daß die Rolle (20) an beiden Enden mit isolierenden Hülsen (22) versehen ist, um «inen geeigneten Abstand zur Bildplatte (10) siohersustellen·

   6· Vervielfältigungsapparat naoh einem der Ansprüche 1 bis ' 5» dadurch gekenneeiohnet, daS eine Koronaladung·einrichtung (28) vorgesehen ist» mit der die Ladung von dem von der Bildplatte (10) getrennten Unterlagenblatt entfernbar ist·

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   ORIGINAL INSPECTED