DE2042567A1

DE2042567A1 - Entwicklungsvorrichtung zur Flussigent wicklung elektrostatischer latenter Bilder

Info

Publication number: DE2042567A1
Application number: DE19702042567
Authority: DE
Inventors: Masamichi Matsumoto Seiji Asaka Saitama Sato (Japan)
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1969-08-27
Filing date: 1970-08-27
Publication date: 1971-03-04
Also published as: US3627557A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, ZU^ZDb/

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

XEE

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

RAKK XEROX LIMITED
Rank Xerox House,
338 Euston Road,
London. N.W.l/England

Entwicklungsvorrichtung zur Flüssigentwicklung elektrostatischer latenter Bilder

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung zur Flüssigentwicklung elektrostatischer latenter Bilder auf einer elektrisch leitfähigen drehbaren Trommel.

Die Entwicklungsgeschwindigkeit für elektrostatische latente Bilder, deren Erhöhung in der elektrofotografischen Technik angestrebt wird, hat in handelsüblichen Reproduktionsmaschinen einen Wert von ca. 10 cm/sec (

erreicht. Diese Geschwindigkeit kann jedoch nur bei der Kopie von Schriftstücken angewendet werden, da Bilder mit kontinuierlicher Tönung oder Halbtoneigenschaften eine viel geringere Entwicklungsgeschwindigkeit erfordern.

Im allgemeinen ist eine Erhöhung der Entwicklungsgeschwindigkeit mit Schwierigkeiten verschiedener Art verbunden, beispielsweise reicht die Tönungsdichte des entwickelten Bildes durch die kurze Entwicklungszeit nicht aus. Dieser

109810/201Ö

Nachteil, der insbesondere bei der Reproduktion kontinuierlich getönter Flächen hervortritt, kann nur durch Verlängerung der Entwicklungszeit beseitigt werden. Ein zweiter Nachteil der erhöhten Entwicklungsgeschwindigkeit besteht darin, daß auf dem entwickelten Bild kometenschweifähnliche Streifenbildungen auftreten. Diese Erscheinung, deren Ursache noch nicht zufriedenstellend geklärt ist, tritt nicht auf, wenn die Tangentialgeschwindigkeit der Entwicklungslösung relativ zur Bildebene gering ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es also erforderlich, die Tangentialgeschwindigkeit der Entwicklungslösung relativ zur Bildebene möglichst gering zu halten. Bei Verwendung einer Entwicklungselektrode ist festzustellen, daß diese Erscheinung um so ausgeprägter ist, je näher die Entwicklungselektrode der Bildebene angeordnet ist.

In der elektrofotografischen Technik ermöglicht die Flüssigentwicklung bekanntlich die beste Bildqualität bei kontinuierlich getönten oder mehrfarbigen Bildern. Dieses Verfahren besteht im wesentlichen aus (a) einer gleichmäßigen elektrostatischen Aufladung eines fotoleitfähigen Bildträgers, beispielsweise von ^MElectrofax"-Papier, t>estehend aus einem elektrisch leitfähigen Papier und einer darauf aufgebrachten fotoleitfähigen Schicht aus pulverisiertem Zinkoxid und einem nichtleitenden Harzbindemittel, beispielsweise mit einer Korona-Entladungsvorrichtung bei abgedunkeltem lacht, (b) einer Bildbelichtung der Schicht und damit verbundenen Erzeugung eines latenten elektrostatischen Bildes und (c) einer Entwicklung durch Aufbringen einer Entwicklungsflüssigkeit auf die Bildfläche. Das Flüssigverfahren hat jedoch die schwerwiegenden Nachteile einer geringen Entwicklungsgeschwindigkeit und des sog. Handeffektes, der die Reproduktion einer gleiohmäßigen Tönungsdichte des Originalbildes unmöglich macht·

109810/2019

Der Randeffekt wird durch die Verteilung der durch die Ladungen des elektrostatischen latenten Bildes erzeugten elektrostatischen Felder auf der Bildfläche verursacht, Ist eine elektrostatische Ladung in einem gewissen Bereich homogen verteilt, so ist die Komponente des elektrostatischen Feldes senkrecht zur Bildfläche innerhaTb dieses Bereiches nicht konstant, sondern an seiner Umfangslinie maximal, in seiner Mitte minimal. Wird ein mit einem solchen elektrostatischen Bild versehener Bildträger mit einer Entwicklungsflüssigkeit in Kontakt gebracht, so erfolgt die Entwicklung entsprechend der Verteilung des elektrostatischen Feldes einerseits sehr schnell, andererseits langsam, so daß eine ungleichmäßige Tönungsdichte und damit ein Randeffekt entsteht. Theoretisch kann der Randeffekt durch ausreichende Verlängerung der Entwicklungszeit beseitigt werden, jedoch ist dies in der Praxis nicht realisierbar, da während der Entwicklung der Dunkelabfall des elektrostatischen Bildes auftritt. Ferner ist eine Verlängerung der Entwicklungszeit im Hinblick auf die damit verbundene geringe Entwicklungsgeschwindigkeit der Flüssigentwicklung für die praktische Durchführung des Verfahrens unerwünscht.

Zur Vermeidung des Randeffektes wurde auch bereits die Verwendung einer Entwicklungselektrode nahe der zu entwickelnden Bildfläche vorgeschlagen. Theoretisch führt eine Verringerung des Abstandes zwischen der Bildfläche und der Entwicklungselektrode zu einer damit proportionalen Verstärkung der senkrechten elektrostatischen Feldkomponente und damit zu einer besseren Verteilung der elektrostatischen Ladungen, wodurch der Randeffekt verringert wird. Diese Verbesserung ist in der Praxis jedoch nicht zu realisieren, da durch die unzureichende

109810/2019

Versorgung mit Entwicklungsflüssigkeit bei kurzer Entwicklungszeit oder wegen des Dunkelabfalls des elektrostatischen Bildes selbst bei längerer Entwicklungszeit eine zu geringe Tönungsdichte des entwickelten Bildes auftritt. Ferner wird das durch die Entwicklung erzeugte Tonerbild durch zufällige Berührungen zwischen einem flexiblen Bildträger und der Entwicklungselektrode zerstört. Diese Paktoren machen eine vollständige Vermeidung des Randeffektes durch Verringerung des Abstandes zwischen der zu entwickelnden Bildfläche und der Entwicklungselektrode sehr schwierig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Entwicklungsvorrichtung zur Flüssigentwicklung elektrostatischer latenter Bilder zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile vermeidet und die Entwicklung kontinuierlich getönter Bildflächen bei ausreichender Tönungsdichte und hoher Entwicklungsgeschwindigkeit ohne Randeffekt ermöglicht.

Eine Entwicklungsvorrichtung der eingangs genannten Art zeichnet sich zur Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung aus durch eine Vorrichtung zur Führung eines Bildträgers in Kontakt mit mindestens dem halben Trommelumfang, durch eine Vorrichtung zur Beschickung der Trommel mit einer Entwicklungsflüssigkeit hoher Viskosität vor dem Kontakt mit dem Bildträger und durch eine Vorrichtung zum Aufbringen einer die Viskosität der zwischen den Bildträger und die Trommel geführten Entwicklungsflüssigkeit herabsetzenden Flüssigkeit auf die Trommel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

109810/2019

Pig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Entwicklungsvorrichtung nach der Erfindung und

Pig. 2 eine perspektivische Darstellung einer für die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung geeigneten Trommel.

In Pig. 1 ist ein elektrofotografisches lichtempfindliches Band 1 dargestellt, das mit einem elektrostatischen latenten Bild versehen ist und über eine Führungsrolle sowie zwischen zwei Andruckrollen 3 und 4 hindurchgeführt wird. Die Rolle 4 ist mit ihrem unteren !Teil in eine in ^ einem Behälter 5 vorgesehene Vorbadlösung 6 eingetaucht, die gleichmäßig auf die Bildfläche des Bandes 1 aufgebracht wird. Die Rolle 4 soll zumindest auf ihrer Mantelfläche aus einem nichtleitenden Material bestehen, das die Vorbadlösung bindet. Beispielsweise kann sie aus einem Metallkern bestehen, der mit Schaumstoff oder einem sehr gut isolierenden Kunstharz überzogen ist. Die Vorbadlösung dient zur gleichmäßigen Anfeuchtung der zu entwickelnden Bildfläche vor der Einwirkung der EntwicklungsfMassigkeit, um eine Schleierbildung zu vermeiden. Sie kann aus einer sehr gut isolierenden, farblosen Flüssigkeit bestehen, die sich gegenüber der licht- i empfindlichen Schicht neutral verhält. Eine solche Flüssigkeit ist beispielsweise nichtpolarer Kohlenwasserstoff. Zumindest eine der Rollen 3 und 4 soll vorzugsweise aus einem weichen, elastischen Material (beispielsweise Gummi oder Schwamm) bestehen, um einen gleichmäßigen Kontakt zwischen der Bildfläche und der Rolle 4 zu gewährleisten.

Die Entwicklungsvorrichtung enthält ferne» eine elektrisch leitfähige, drehbare Trommel 10 großen Durchmessers, eine Rolle 12L zur Führung einer Entwicklungsflüseigkeit

109810/2019

relativ hoher Viskosität aus einem Behälter 14 auf den Umfang der Trommel 10 und eine Rolle 17, die eine isolierende Flüssigkeit 18 aus einem Behälter 19 auf die auf der Mantelfläche der Trommel 10 vorhandene Entwicklungsflüssigkeit aufbringt.

Das lichtempfindliche Band 1, dessen Bildfläche gleichmäßig mit der Vorbadlösung 6 angefeuchtet ist, wird mit einer Führungsrolle 12 mit der Mantelfläche der Trommel 10 in Berührung gebracht und dann um mindestens ihren halben Umfang herumgeführt, wobei infolge des Kontaktes die Drehgeschwindigkeit der Trommel mit der Geschwindigkeit des Bandes übereinstimmt. Dann wird das Band über eine Führungsrolle 13 von der Trommel abgeführt. Die Mantelfläche der Trommel kann poliert oder mit winzigen Unregelmäßigkeiten, beispielsweise mit einer Mattierung, versehen sein. Ferner kann die Trommel 10 in der in Fig. gezeigten Weise mit einer abgestuften Oberfläche versehen sein, so daß sich zwischen der Bildfläche und der Mantelfläche ein dünner Film aus Entwicklungsflüssigkeit bildet:·

Die Entwicklungsflüssigkeit 15 relativ hoher Viskosität wird mit der Rolle 11 auf die Mantelfläche der elektrisch leitfähigen und drehbaren Trommel 10 aufgebracht. Die Konzentration des Toners in der Entwicklungsflüssigkeit ist so eingestellt, daß die bei praktisch vollständiger Übertragung des Toners auf die Bereiche maximaler elektrostatischer Feldstärke sich ergebende Tönungsdichte des entwickelten Bildes gleich der gewünschten maximalen Tönungsdichte ist. Die Verwendung einer hochviskosen Flüssigkeit ermöglicht die Bindung einer ausreichenden Flüssigkeitsmenge an der Trommeloberfläohe, jedoch wird dabei die Wanderungsgeschwindigkeit der Tonerteilchen verringert. Deshalb erfordert eine hochviskose Etitwicklungsflüaaigkeit

109810/2019

im allgemeinen eine längere Entwicklungszeit oder ein verstärktes elektrostatisches latentes Bild oder einen extrem kurzen Abstand zwischen der Bildfläche und einer Entwicklungselektrode, so daß die erforderliche Wanderung der Tonerteilchen minimal ist. Eine Verlängerung der Entwicklungszeit oder eine Verstärkung der Bildflächenpotentiale über gewisse Grenzwerte hinaus ist jedoch unerwünscht. Ferner führt ein extrem geringer Abstand zwischen der Bildfläche und der Entwicklungselektrode unvermeidlich zu einer zu geringen Zuführung der Entwicklungsflüssigkeit und damit zu einer geringen Tönungsdichte.

Gemäß der Erfindung wird die Viskosität der auf der Trommeloberflache vorhandenen Entwicklungsflüssigkeit durch Aufbringen einer nichtleitenden Flüssigkeit 18, die einen in der Entwicklungsflüssigkeit vorhandenen Kunstharz oder Lack auflösen kann, verringert. Diese Verringerung reicht aus, die Wanderungsgeschwindigkeit des Toners an der freien Oberfläche der Entwicklungsflüssigkeit bei Berührung mit dem Band 1 zu erhöhen und dadurch die Entwicklung selbst zu beschleunigen. Die Entwicklung erfolgt bei Berührung des lichtempfindlichen Bandes 1 mit der Entwicklungsflüssigkeit, wobei die Mantelfläche der Trommel 10 als Entwicklungselektrode wirkt. Die nichtleitende Flüssigkeit kann Zyclohexan, Methylzyclohexan, Toluol, Xylol, Trichloräthylen oder eine Mischung dieser Stoffe sein. Gemäß der Erfindung ist also die Verwendung einer hochviskosen Entwicklungsflüssigkeit möglich, die leicht in ausreichender Menge an der Mantelfläche der rotierenden Trommel 10 gehalten wird und deren Viskosität während der Entwicklung verringert wird, so daß die Beweglichkeit der Tonerteilchen erhöht wird.

109810/2019

Der nicht durch die elektrostatischen Felder angezogene Toner verbleibt auf der Trommel 10 und wird mit einem Abstreichblatt 16 von ihr entfernt und dem Entwicklerstoffvorrat zugeführt.

Das lichtempfindliche Band 1 wird dann mit den Führungsrollen 13» 21 und 22 weitergeführt und gelangt zwischen zwei Quetschrollen 25 und 24, gleichzeitig wird überschüssiger Entwicklerstoff von seiner Oberfläche durch Besprühen mit einer V/aschlösung mittels in Röhren 20 vorgesehenen Düsen entfernt. Die Waschlösung 27 gelangt nach dem Waschvorgang in eine Wanne 26 und wird den Röhren 20 mit einer nicht dargestellten Pumpe wieder zugeführt. Das lichtempfindliche Band 1 wird nach dem Waschvorgang zwischen den Quetschrollen 23 und 24 hindurchgeführt und gelangt dann auf eine Aufwickelspule 30. Die mit der Bildfläche in Kontakt kommende Quetschrolle muß eine harte und glatte Oberfläche haben und kann beispielsweise aus einem polierten Metall oder aus Glas bestehen.

Die Trommel 10 kann in der in Fig. 2 gezeigten Weise mit einer Abstufung versehen sein, so daß ihre Oberfläche aus dem Entwicklungselektrodenteil 101 und den die Kanten des lichtempfindlichen Bandes haltenden Teilen 102 besteht. Die Rotationsachse ist mit 103 bezeichnet. Der Unterschied der Durchmesser der Teile und 102 soll weniger als 500 Mikron betragen und vorzugsweise zwischen 30 und 200 Mikron liegen. Die Abstufung zwischen den Teilen 101 und 102 erzeugt einen winzigen Abstand zwischen der Entwicklungselektrode und der Bildfläche und verhindert ferner einen Austritt der Entwicklungsflüssigkeit über den Rand des lichtempfindlichen Bandes 1 hinaus. Wird eine derart abgestufte

1098 10/2019

2ÜA2567 - 9 -

Trommel 10 verwendet, so soll die Breite der Rolle 11 vorzugsweise der Breite des vertieften Teils 101 entsprechen.

Die vorstehend beschriebene Entwicklungsvorrichtung ist lediglich ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, in glei cher Weise sind viele andere Ausführungsformen möglich.

Die Vorbadlösung 6 muß nicht immer unbedingt vorhanden sein, da in einigen Pollen die nichtleitende Flüssigkeit 18 auch als Vorbad wirken kann. Hat sie die geeigneten Eigenschaften, so kann sie auf der Oberfläche der Entwicklungsflüssigkeit hoher Viskosität bei Berührung mit dem lichtempfindlichen Band dieses anfeuchten, bevor sich die Entwicklungsflüssigkeit mit ihr vermischt.

Mit der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung ist eine Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder möglich, die eine ausreichende Tönungsdichte durch Aufbringen einer ausreichenden Menge einer hochviskosen Entwicklungsflüssigkeit auf den Umfang einer Trommel 10 ermöglicht. Eine Erhöhung der Entwicklungsgeschwindigkeit durch Verringerung der Viskosität der Entwicklungsflüssigkeit und damit verbundene Erhöhung der Beweglichkeit des Toners vor der Berührung mit der zu entwickelnden Bildfläche vermeidet den Randeffekt, wobei die Trommel 10 gleichzeitig als Entwicklungselektrode verwendet wird. Dabei wird eine Streifenbildung auf dem entwickelten Bild vermieden, denn die Bildfläche des Bandes 1, die Mantelfläche der Trommel und die Entwicklungsflüssigkeit werden während der Entwicklung in einer relativ zueinander stationären Lage gehalten. Das lichtempfindliche Band 1 steht mit der Mantelfläche der Trommel 10 lib er zumindest deren halben Umfang in

109810/2019

Berührung, so daß eine relativ kleine Trommel und eine hohe Drehgeschwindigkeit verwendet werden können, wodurch die Entwicklungsgeschwindigkeit bei noch ausreichender Entwicklungszeit erhöht werden kann.

109810/2019

Claims

20A2567 - Ii -

Patentansprüche

Entwicklungsvorrichtung zur Flüssigentwicklung elektrostatischer latenter Bilder auf einer elektrisch leitfähigen drehbaren Trommel, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (12, 13) zur Führung eines Bildträgers (1) in Kontakt mit mindestens dem halben Trommeluinfang, durch eine Vorrichtung (11) zur Beschickung der Trommel (10) mit einer Entwicklungsflüssigkeit (15) hoher Viskosität vor dem Kontakt mit dem Bildträger (1) und durch eine Vorrichtung (17) zum Aufbringen einer die Viskosität der zwischen den Bildträger (1) und die Trommel (10) geführten Entwicklungsflüssigkeit (15) herabsetzenden Flüssigkeit (18) auf die Trommel (10).
2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (17) zum Aufbringen der die Viskosität herabsetzenden Flüssigkeit (18) derart angeordnet ist, daß sie die Flüssigkeit (18) vor dem Kontakt mit dem Bildträger (1) auf die auf der Trommel (10) vorhandene Entwicklungsflüssigkeit (15) aufbringt.
3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (4» 6) zur Anfeuchtung der Oberfläche des Bildträgers (1) vor dem Kontakt mit der die Viskosität herabsetzenden Flüssigkeit (18) vorgesehen ist.
4. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (10) in einem gegenüber der Breite des Bildträgers (1) schmaleren Bereich (101) einen geringeren Durchmesser aufweist als in ihren Randbereichen (102)_c

109810/2019

Leerseite