DE2013614A1 - Verfahren zur Flüssigentwicklung elek trostatischer Bilder sowie Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Flüssigentwicklung elektrostatischer Bilder sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flüssigentwicklung elektrostatischer Bilder, bei dem der das latente Bild enthaltende Bildträger mit in isolierenden Flüssigkeiten dispergierten Tonerteilchen durch eine in das Entwicklerbad eintauchende Entwicklungswalze bzw.
• durch ein Entwicklerband in Berührung gebracht wird; die Erfindung betrifft ferner die zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtungen.
• Um Entwicklerflüssigkeit an einen ein latentes Bild enthaltenden Bildträger heranzuführen, wurde bislang in den meisten Fällen der Bildträger durch die in einer Wanne befindliche Entwicklungsflüssigkeit geführt. Bei Verwendung von strukturviskosen Tonerdispersionen ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, -insbesondere bei der Halbtonentwicklung, die sich dadurch bemerkbar machen, daß die Entwicklung ungleichmäßig und dadurch nicht tonwertrichtig erfolgt. Dieser Nachteil beruht im wesentlichen darauf, daß das in der Flüssigkeit dispergierte Tonerteilchen auch bei Ausschluß von ausgesprochener Turbulenz ungleichmäßig an das zu entwickelnde Trägermaterial herangeführt wird.
• Zur Verhinderung dieser Nachteile wurde beispielsweise gemäß DOS 1 814 996 vorgeschlagen, auf einem geneigt geführten Bildtrüger vor einem Quetschwalzenpaar einen Fluüssigkeitsstau zu bilden oder das Trägermaterial an der Oberfläche eines die Entwicklerflüssigkeit enthaltenden Trogs vorbeizuführen. Durch beide Maßnahmen wird eine Verminderung der Flüssigkeitsbewegung relativ zum Trägermaterial erreicht, jedoch noch keine synchrone Bewegung.
• Nach einem weiteren Verfahren gemaß DOS 1 918 522 wird eine synchrone Bewegung zwischen Trägermaterial und TonerflUssigkeit dadurch zu erreichen versucht, daß die letzter. durch eine kanalartige Pilhrung zwischen Trägermaterial und einer Entwicklungselektrode gleichsinnig mit dem frägermaterial hindurchläuft, Abgesehen davon, daß nach diesem Verrahren eine zusätzliche Bntnicklungsel ektrode erforderlich ist, gelingt es auch bei diesem Verfahren nicht, eine durch innere Reibung inner halb der immerhin strömenden Tonerflüssigkeit hervorgerufene starke Bewegung der Tonerteilchen auszuschließen.
• Ein weiteres Verfahren nach DOS 1 931 601 bewegt den zu entwickelnden Träger und einen im bestimmten Abstand gebaltenen Körper im wesentlichen mit gleicher Geschwindigkeit durch die Tonerflüssigkeit. Infolge innerer Reibungskräfte läßt sich bei diesem Verfahren auch eine Relativbewegung der Tonerflüssigkeit zum Träger jedoch nicht vermeiden.
• Bei allen diesen bekanaten Verfahren werden immer innerhalb der Trägerflüssigkeit Bewegungen auftreten, die bei strukturviskosen Dispersionen zu einer ungleichmässigen Heranführung des Toners fübren und wobei durch die entstehende Turbulenzen oder durch triboelektromagnetische Krdfte eine Störung der Bilderzeugung hervorgerufen wird Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellte diese durch die Relativbewegung der Tonerflüssigkeit zum Träger verursachten Störungen zu beseitigen und eine besonders gute und gleichmässige Halbtonentwicklung mit strukturviskosen Flüssigkeiten zu ermöglichen.
• Die Erfindung geht aus von der überraschenden Erkenntnis, daß. eine besonders gute Halbtonentwicklung dann erreicht wird, wenn sich die strukturviskose Tonerflüssigkeit während der Entwicklung in einem viskositätskonstanten, @ogenannten Newton'schen Zustand befindet. Brfindungsgemäß werden jegliche Scherkräfte vermieden, die ein nicht Newton'sches Verhalten der strukturviskosen Flüssigkeit hervorrufen könnten.
• Ausgehend von diesen Überlegungen wird nun die Aufgabe gemäß Erfindung dadurch gelöst, daß man auf an sich bekannte Weise den Bildträger und die Entwicklungswalze bzw. das Endlosband synchron zueinander bewegt und die Berührung zwischen Bildträger und der auf der Walze und dem Endlosband berindlichen Tonerflüssigkeit im viskositätskonstanten Flüssigkeitszustand durchführt.
• X ist zwar aus der DOS 1 522 541 bekannt, bei der Benetzungsentwicklung mit wässrigen Lösungen eine Entwicklerwalze synchron mit dem Bildträger ablaufen zu lassen, der durch eine FUhrungswalze an die Entwicklerwalze gepreßt wird. Jedoch war man, wie die Literatur und Praxis zeigen, bislang der Ansicht, daß man auf diese Weise nicht elektrostatische Bilder entwickeln kann, da die Benetzungsentwicklung mit einer wässrigen Lösung ein an sich anderer Vorgang ist, als der übliche Entwicklungsvorgang in der Elektrophotographie, bei dem aus einer größeren Menge von Entwicklerflüssigkeit, die dem latenten Bild anzubieten ist, entgegengesetzt durch tribo-elektrische Kräfte aufgeladene Tonerpartikel elektrostatisch angezogen werden. Umso überraschender ist es daher, daß man auf diese Weise und durch Einhaltung viskositätskonstanter Bedingungen ausgezeichnete Bilder erhält.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird 80 vorgegangen, daß man Gesamtkontaktzeit durch Vergrößerung der Kontaktfläche und/oder Veränderung der Transportgeschwindigkeit einstellt. Ferner ist es von Vorteil, wenn man nach Beendigung der Berührung zwischen Bildträger und der auf der Walze oder dem Endlosband befindlichen TonerflUssigkeit das Verhältnis von Verdunstung der Trägerflüssigkeit zur Toner-Entnahme in der Nachentwicklungszone konstant halt. Diese Maßnahme hat zur Folge, daß die zur Verfügung gestellten Tonerteilchen gleichmässig ausgenutzt werden, wodurch sowohl die Bildqualität erheblich verbessert und die vorher eingestellte Kontaktzeit nicht duroh Nebeneffekte, wie beispielsweise überangebot an Toner in der Nachentwicklungszone, unregelmäßig beeinflußt wird.
• Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, d*B unterhalb des zwischen mindestens einem Fuhrungselement und einem Quetschwalzenpaar geführten Bildträgers ein in eine Wanne mit Tonerflüssigkeit teilweise eintauchen des Entwicklungsband oder eine Entwicklungswalze mit einer Oberfläche aus saugfähigem, flüssigkeitsabgebendem Material vorgesehen ist und daß das bzw. die FUhrungs-Elemente und die Walze bzw. das Entwicklungsband zur Veränderung der Kontaktfläche zueinander lageveränderlich sind. Die Entwicklungswalze bzw. das Entwicklungsband mit dein saugfähigen aber flüssigkeitsabgebenden Material bewirken unter Einhaltung der oben erwähnten viskositätskonstanten Flüssigkeitsbedingungen, das beißt beim Arbeiten im Zustand der Newton'schen Flüssigkeiten, daß man nur durch Lageveränderung der Führungselemente gegenüber der Walze bzw gegenüber dem Endlosband die Kontaktzeit auf den gewunsohten Wert einstellen kann.
• Bei einer Ausführungsform soll bei Verwendung eines Endlosbandes die den Aufsetzpunkt bestimmende Führungswalze in Ablaufrichtung verstellbar sein. Mit anderen Worten kann man also je nach Verschieben der den Aufsetzpunkt bestimmenden Führungswalze die Kontaktfläche vergrößern oder verkleinern, wobei natUrlich der oben angegebene Mindestkontaktbereich eingehalten werden nvjß.
• Selbstverständlich ist es auch möglich, das Endlosband gegenüber der den Aufsetzpunkt bestimmenden Führungswalze zu verschieben, was zu der gleichen Wirkung führt. Auch eine Kombination beider Verstellungen ist möglich.
• Bei einer anderen Ausführungsform kann die Kontaktfläche dadurch reguliert werden, daß der Abstand der Transportwalzen für das Endlosband verstellbar ist, wobei eine Spannrolle für das Endlosband innerhalb der Wanne vorgesehen ist; diese Vorrichtung oder Steuerung bewirkt also nicht wie vorher eine Verkürzung der Kontaktfläche der Bildträgerbahn, sondern eine Verkürzung oder Regulierung der Endlosbahn, was die gleiche gewünschte, vorteilhafte -Wirkung hat, nämlich eine geregelte Beeinflussung der Kontaktzeit bzw. Entwicklungszeit. Bei dieser Vorrichtung muß natürlich der theoretische Aufsetzpunkt der Bildträgerbahn außerhalb des Endlosbandes liegen. Bei einer derartigen Vorrichtung ist es ferner zweckmässig, wenn eine der Transportwalzen für das Endlosband unter Federspannung steht, so daß unabhängig von der Stellung der beiden Transportwalzen des Endlosbandes zueinander mittels der Spannrolle immer ein gleichmässiger Zug am Endlosband selber legt, was für die Flüssigkeitsabgabe an TonerflUssigkeit von erheblicher Bedeutung ist.
• Bei einer anderen erfindungsgemassen Vorrichtug mit Entwicklungswalze sind oberhalb der Kontaktfläche Führtingselemente vorgesehen, deren Lage zur Entwicklungswalze duroh Anheben oder Absenken der Führungselemente und/oder der Entwicklungswalze verstellbar ist. Verringert man den Abstand von der Entwicklungswalze einerseits und der Verbindungslinie der beiden äußersten Führungswalzen im vorgesehenen Kontaktbereich andererseits, so vergrößert sich dieser Kontaktbereich, so daß neben der für du erfindungsgemäße Verfahren erforderlichen zur Verftlgungstellung der Toner in einer Flüssigkeit mit Newton' schem Verhalten eingestellt werden kann, Um auch nach längerer Betriebsdauer mit zwischenzeithohen Abschaltungen bei der jeweiligen Inbetriebnahme von Anfang an eine gleichmäßige Tonerzufuhr zu ermöglichen und den viskositätskonstanten Flüssigkeitszustand durch Verhinderung einer Rückstandsbildung zu gewährleisten, ist es zweckmässig, wenn die Entwicklungswalze oder das Endlosband in Ruhestellung in die Wanne absenkbar sind. Dadurch wird vermieden, daß die strukturviskose Flüssigkeit während der Ruhestellung eintrocknet und dan bei Wiederinbetriebnahme durch in dem saugfähigen, flüssigkeitsabgebenden Material auf der Oberfläche der Entwicklungswalze oder des Endlosbandes verbliebene Rückstände einen Nicht-Newton'schen-Flüssigkeitszustand erzeugen.
• Ferner ist es zweckmässig, wenn die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so ausgebildet ist, daß der Boden der Wanne ein Gefälle besitzt und daß im Tiefpunkt der Wanne eine Ansaugdffnung fur eine Umwälzpumpe vorgesehen ist. Hierdurch werden Ablagerungen vermieden, die zu einer Beeinträchtigung des viskositätskonstanten Flüssigkeitszustandes führen können.
• Ferner werden bei der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgeschlagenen Vorrichtung die Austrittsbffnürigen der Umwälzpumpe und der Wannenboden so ausgebildet, daß eine gleichmässige Bodenströmung ein gehalten wird; auch dieses dient zur Erzielung eines Newton'schen-Flüssigkeitszustandes der strukturviskosen Tonerlösung.
• Ferner ist es zur Durchführung des bevorzugten Verfahrens, bei dem das Verhältnis von Verdunstung der Trägerflüssigkeit zur Tonerentnahme in der Nachentwicklungszone konstant sein soll, besonders zweckmässig, wenn die Wanne einschließlich der zwischen Führungsrolle und Abquetschwalze lauf enden Papierbahn abgedeckt ist.
• Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich ausgezeichnete Halbtonbilder erzielen, wobei die Halbtonentwicklung in ihrer Qualität deswegen so ausgezeichnet ist, weil dadurch das erfindungsgemäße Verfahren die Entwicklungszeit, die im wesentllchen die Halbtonwiedergabe bei der elektrostatischen Entwicklung beeinflußt, genau eingestellt werden kann. Dieses ist umso Uberraschender, da man bislang der Auffassung war, daß sich die Entwicklungszeit ohne Schwierigkeiten durch veränderliche Walzen- oder Bandgeschwindigkeiten variieren ließe. Dieses ist jedoch nur bedingt der Fall, da bei Steigerung der Walzengeschwindigkeit turbulente Strömungen im Entwickler auftreten, durch die der Newton'sche Zustand der Flüssigkeit aufgehoben wird. Erst durch das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem zwischen reibungsfreiem und viskositä.tskonstantem Zustand, das heißt also im Bereich der Newton'schen Flüssigkeit und ferner mit einer Mindestkontaktfläche gearbeitet wird, lassen sich diese Nachteile beseitigen.
• Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen und Beispielen näher erläutert werden; es zeigen: Fig. 1 - eine Schemaansicht der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Vorrichtung mit einem Endlosband, bei dem die Führungsrolle für die Bildträgerbahn gegenüber dem Endlosband in Transportrichtung längsverschiedlich angeordnet ist; Fig. 2 - eine Vorrichtung analog Fig. 1, bei der der Abstand der Transportrollen der Endlosbahn und damit die Kontaktfläche veränderlich ist; Fig. 3 - eine Vorrichtung analog Fig. 1 und 2, die an Stelle eines Endlosbandes mit einer einzigen Entwicklungawalze versehen ist.
• Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung besteht aus einer Wanne 2 mit einer geneigten Bodenfläche 3, an deren tiefsten Punkt 4 die Ansaugöffnung 5 einer Pumpe vorgesehen ist.
• Diese Wanne wird durch eine Abdeckung 6 bedeckt, die Verdunstungsverluste verhindert. In dieser Wanne befindet sich die strukturviskose Tonerlösung 7.
• Die Bahn des Bildträgermaterials 10 wird über ein Führungselement 12, im vorliegenden Fall einer in Längsrichtung hin- und herbewegbare Führungsrolle, zu einem Quetschwalzenpaar 14 geführt. Unterhalb der zugeführten Bildträgerbahn 10 befindet sich ein Endlosband 1, welches zwischen zwei Transportrollen 17 und '7ß t umläuft.
• Das Bildträgermaterial 10 gelangt mit der Endlosbahn 16 zwischen dem Aufsetzpunkt A und dem Ablösepunkt B an der Transportwalze 17 des Endlosbandes in Berührung, während der Bereich zwischen dem Ablösepunkt B und dem Abquetschpunkt C bei dem Walzenpaar 14 die sogenannte Machentwicklungszone bildet, in der das Verhältnis von Verdunstung der Trägerflüssigkeit zur Tonerentnahme möglichst konstant bleiben soll.
• Bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung sind die beiden Transportwalzen 27 und 27' in ihrem Abstand zueinander veränderlich- Die Führungsrolle 12' liegt außerhelb des Bereiches des Endlosbandes, so daß der Aufsetzpunkt A durch die eine Transportwalze 27' und der Ablsufpunkt B wie bisher durch die andere Transportwalze 12 gegeben ist. Durch Veränderung des Abstandes, beispielsweise durch Verschieben der Transportwalze 27' in die in 27' gezeigte Stellung wird die Kontaktfläche verringert.
• Hierbei wird die spannung des Endlosbandes 16 dadurch beibehalten, daß eine weitere Pührungsrolle oder Spannrolle 20 vorgesehen ist, die beispielsweise unter Federspannung in die Stellung 201 verschoben werden kann. Perner ist es zweckmässig, wenn mindestens eine Rolle, beispielsweise die-Transportrolle 27' durch eine Federanordnung 22 ständig unter Spannung gehalten wird.
• Bei der in Fig, 3 gezeigten Vorrichtung ist an Stelle des endlosen Transportbandes eine Entwicklerwalze 37 vorgesehen. Oberhalb der Bildträgerbahn 10 befinden sich als Führungselemente zwei FUhrungsrollen 13 und 13', die gegenüber der Walze 37 lageveränderlich sind.
• Die Walze 37 kann durch eine einfache Hebeleinrichtung 38 in das Flüssigkeitsbad abgesenkt. werden. Eine ähnliche Anordnung ist auch bei dem Endlosband in der Vorrichtung beispielsweise gemäß Fig. 1 möglich, wie es durch die Pfeile angedeutet ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Wanne 2 so ausgebildet, daß unterhalb der Quetschwalzen 14 ein Auffangbehälter 33 vorgesehen ist, der über einen Verbindungskanal 34 mit dem übrigen Bereich der Wanne 2 in Verbindung steht. Bei einer derartigen Ausführungsform ist es zweckmäßlg, den tiefsten Funkt 4 der Wanne an der Mündung der Durchtrittsöffnung 34 vorzusehen und in diesem Bereich die Pumpe 5' anzuordnen, die für eine gleichmäßige Durchmischung des strukturviskosen Tonerbades sorgt. Dieses kann noch durch verschiedene Ableznkbleche, beispielsweise durch die Ablenkfläche 32 verstärkt werden.

Claims (12)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Flüssigentwicklung elektrostatischer Bilder, bei dem der das latente' Bild enthaltende Bild träger mit in isolierenden Flüssigkeiten dispergierten Tanerteilchen durch eine in das Entwicklerbad ein tauchende Kntwicklungswalze bzw. durch ein Entwicklerband in BerUhrung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man auf an sich bekannte Weise den Bildträger und die Entwicklungawalze bzw. das Endlosband synchron zueinander bewegt und die Berührung zwischen Bildträger und der auf der Walze und dem Endlosband befindlichen Tonerflüssigkeit im viskositätskonstanten Flüssigkeitszustand durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Gesamtkontaktzeit durch Vergrößerung der Kontaktfläche und/oder Veränderung der Transportgeschwindigkeit einstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Beendigung der Berührung zwischen Bildträger und der auf der Walze oder dem Endlosband befindlichen Tonerflüssigkeit das Verhältnis von Verdunstung der Trägerflüssigkeit zur Tonerentnahme in der Nachentwleklungszone konstant hält.

- 4. Vorrichtung zur Durchtührung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des zwischen mindestens einem führungselement (12, Fig. 1 und 2; 13, Fig 3) und einem Quetschwalzenpaar (14) geführten Bildträgers (10) ein in eine Wanne (2) mit Tonerflüssigkeit (7) teilweise eintauchendes Entwicklungsband (16) oder Entwicklungswalze (37) mit einer Oberfläche aus saugfähigem flüssigkeitsabgebendem Material vorgesehen ist und daß das bzw die Fürungselemente und die Walze bzw. das Entwicklungsband ur Veränderung der Kontaktflhche zueinander lageveränderlich sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Entwicklungsband die den Aufsetzpunkt (A) bestimmende Führungswalze (12) und/oder das Entwicklungsband (16) gegenüber der den Aufsetzpunkt bestimmenden Führungswalze in Ablaufrichtung verstellbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 bls 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Transportwalzen (27, 27') des Entwicklungsbandes (16, Fig. 2) verstellbar ist und daß eine Spannrolle (20') für das Entwicklungsband innerhalb der Wanne (3) vorgesehen ist.

7°. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzelchnet, daß eine Transportwalze (27) für das Entwicklungsband (16) unter der Spannung einer Feder (22) steht (Fig. 2).

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Entwicklungswalze (37> Fig. 3) oberhalb der Kontaktfläche Führungselemente (13, 13') vorgesehen sind, deren Lage zur Entwicklungswalze durch Anheben oder Absenken der Führungselemente und/oder Entwicklungswalze verstellbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungswalze oder das Entwicklungsband in Ruhestellung vollständig in die Wanne absenkbar sind.

100 Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnot, daß der Boden (3) der Wanne ein Gefälle besitzt und daß im Tiefpunkt (4) der Wanne (2) eine Ansaugöffnung (5) für eine Umwälzpumpe vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung der Umwälzpumpe und der Wannenboden so angeordnet sind, daß die gesamte Bodenfläohe ait der Flüssigkeit beschickt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) einschließlich der zwischen Führungsrolle (12, 13) und Abquetschwalze (14) laufenden Bildträgerbahn mit einer Abdeckung (6) abgedeckt ist.