DE2059805A1 - Vorrichtung zur UEbertragung elektrostatisch geladener Tonerteilchen - Google Patents
Vorrichtung zur UEbertragung elektrostatisch geladener TonerteilchenInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,
Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
Case XD/2276 8 München η, den
MÖHLSTRASSE II, RUFNUMMER 48 3921/22
XEROX CORPORATION, Xerox Square, Rochester, N.Y.14603 / USA
Vorrichtung zur Übertragung elektrostatisch geladener Tonerteilchen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung elektrostatisch
geladener Tonerteilchen von einer sie in elektrostatischer Haftung tragenden fläche auf eine die Fläche berührende
Unterlage durch Einwirkung eines elektrostatischen Feldes,
Beim elektrophotographischen Verfahren, wie es beispielsweise durch die US-Patentschrift 2 297 691 bekannt ist, wird eine
elektrophotographische Aufzeichnungsplatte mit einer Schicht eines photoleitfähigen Isolierstoffs auf leitfähiger Unterlage
zur Erzeugung elektrostatischer latenter Bilder verwendet. Bei der normalen Durchführung dieses Verfahrens wird die Platte auf
ihrer Oberfläche gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen und dann
mit einem Lichtmuster des zu reproduzierenden Bildes belichtet,
wodurch die Ladung in den belichteten Flächenteilen abgeleitet wird, Die nicht entladenen Bereiche der Schicht erzeugen auf
diese Weise ein elektrostatisches Ladungsmuster mit einer der
Konfiguration des Originalbildea entsprechenden Verteilung.
Das latente elektrostatische Bild kann dann entwickelt werden,
indem en mit feinverteil tem, elektrostatisch anziehbarem Mate-
* η Λ Λ * . 8AD ORIGINAL
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rial in Pulverform in Berührung gebracht wird. Das Pulver wird
in den Bildflächenteilen durch die dort vorhandenen elektrostatischen
!elder gebunden. An den Stellen größter Ladungsdichte wird die größte Pulvermenge abgelagert, während an den Stellen
geringster Ladungsdichte wenig oder kein Pulver abgelagert wird. Auf diese Weise entsteht ein Pulverbild, dessen Verteilung derjenigen
des Lichtbildes entspricht. Das Pulver kann dann auf ein Blatt Papier oder eine andere B'läche übertragen und auf dieser
dauerhaft fixiert werden.
Der elektrostatisch anziehbare -Entwicklerstoff, der normalerweise
in der Electrophotographic verwendet v/ird, enthält ein pigmentiertes
Kunstharzpulver, das auch als Toner bezeichnet wird, sowie ein gröberes Trägermaterial. Dieses ist normalerweise mit
einem Stoff überzogen, der innerhalb der reibungselektrischen Reihe gegenüber dem Toner einen Abstand hat, so daß zwischen
beiden Stoffen eine Ladung erzeugt wird, wenn sie in gegenseitige Wechselwirkung treten. Diese Ladung verursacht ein Anhaften
des Toners an den Träger teilchen, Diese bewirken außer der Aufladung des Toners eine mechanische Steuerung seiner Bewegung,
so daß der Toner leicht in Kontakt mit der belichteten elektrophotographischen
Aufzeichnungsfläche gebracht werden kann, um diese zu entwickeln.
Die Tonerteilchen werden durch das elektrostatische latente Bild von den Trägerteilchen abgelöst und erzeugen dadurch ein sichtbares
Tonerbild auf der Aufzeichnungsfläche. Zur Übertragung dienes
Tonerbilds auf einen anderen Bildträger kann ein elektrostatisches Feld verwendet werden, durch dessen Wirkung der Toner an
dem anderen Bildträgei* gebunden wird, wonach er auf diesem fixiert
werden kann.
Bine bereits vorgeschlagene Anordnung zur Übertragung der Tonerbil.;lor
von dor Aufzeichnungsfläche auf einen anderen Bildträger iU'lJüiteb mit einer Bildübertragungsrolle, Die als Bildträger
diünende Unterlage ist auf der Übertragungsrolle mechanisch be-
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_ 3 —
festigt. Eine solche Anordnung ist insbesondere dann günstig,
wenn die als zweite Bildträger dienenden Kopieblätter wiederholt einer Bildübertragung ausgesetzt werden sollen, so daß einander
überlagerte Tonerbilder nacheinander auf ein Kopieblatt übertragen werden können, wie es beispielsweise bei der Mehrfarbenbilderzeugung
der Fall ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung der vorstehend
genannten Anordnung, die darin besteht, daß eine bessere mechanische Steuerung des Kopieblattes während der Bildübertragung
erfolgt. Ferner ermöglicht die Erfindung eine bessere Ausrichtung der Vorderkante des Kopieblattes, wenn dieses auf die
Übertragungsrolle geführt wird. Außerdem ist eine bessere Ablösung des Kopieblattes nach dem Bildübertragungsvorgang verwirklicht.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist hierzu erfindungsgemäß
derart ausgebildet, daß in einem die Unterlage tragenden, zylindrischen Körper eine die Unterlage haltende Unterdruckvorrichtung
angeordnet ist und daß eine Vorrichtung zur An-λ schaltung einer das elektrostatische Feld erzeugenden elektrischen
Spaimung an den zylindrischen Körper vorgesehen ist.
Der eine Bildübertragungsrolle bildende zylindrische Körper bewirkt
also eine pneumatische Halterung des jeweiligen Kopieblatts, Die Rolle wird zur Übertragung der· Tonerbilder von einer elektrophotographischen
Aufzeichnungsfläche elektrisch vorgespannt, wobei sie mit der Aufzeichnungsfläche in Abrollberührung steht.
Durch die pneumatische Vorrichtung kann die Vorderkante des jeweiligen Kopieblatts nach dem BildübertragungsVorgang von der
Rolle abgestoßen werden.
Die Erfindung wird im folgenden hinsichtlich ihrer weiteren Merkmale
und Vorteile anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:
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Pig. 1 eine schematische Darstellung einer automatisch
arbeitenden elektrophotographischen Reproduktionsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Bildübertragungsrolle im Schnitt,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der in Fig. 1
gezeigten Bildübertragungsrolle mit teilweiser Darstellung ihrer inneren Konstruktion, und
Fig. 3 einen Längsschnitt der in Fig. 1 und 2 gezeigten
Bildiibertragungsrolle.
In den Figuren ist die erfindungsgemäße Vorrichtung innerhalb
einer automatisch arbeitenden elektrophotographischen Reproduktionsmaschine dargestellt. Diese arbeitet mit einer elektrophotographischen
Aufzeichnungsfläche 10, die aus einer photoleitfähigen
Schicht auf leitfähiger Unterlage gebildet ist. Die Unterlage hat die Form einer Trommel und ist auf einer Achse im
Maschinenrahmen in der dargestellten Pfeilrichtung drehbar gelagert. Durch diese Bewegung wird die Trommeloberflache nacheinander
an mehreren elektrophotographischen Verfahrensstationen vorbeibewegt.
Die verschiedenen Verfahrensstationen werden im folgenden zum besseren Verständnis der Erfindung hinsichtlich ihrer Funktion
kurz beschrieben:
An einer Ladestation A wird eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf die photoleitfähige Schicht der elektrophotographischen
Trommel aufgebracht.
An einer Belichtungsstation B wird ein Licht- oder Strahlungsmuster eines zu reproduzierenden Bildes auf die Trommeloberfläche
projiziert, um deren Ladung in den bestrahlten Flächenteilen abzuleiten, wodurch ein latentes elektrostatisches Bild
entsteht.
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An einer Entwicklungsstation C wird ein elektrophotographischer Entwicklerstoff mit Tonerteilchen, die eine Ladung mit einer Polarität
entgegengesetzt derjenigen des latenten elektrostatischen Bildes tragen, über die Trommeloberfläche kaskadiert, wodurch
die Tonerteilchen an dem latenten elektrostatischen Bild haftenbleiben und ein elektrophotographisches Tonerbild in einer
dem zu reproduzierenden Bild entsprechenden Konfiguration erzeugen.
An einer Bildübertragungsstation D wird das elektrophotographische
Tonerbild elektrostatisch von der Trommeloberfläche auf einen anderen Bildträger übertragen, der sich auf einer Bildübertragungsrolle
befindet, und
an der Trommelreinigungs- und Entladungsstation E wird die Trommeloberfläche
zur Entfernung nach der Bildübertragung noch anhaftender restlicher Sonerteilchen abgebürstet und zur praktisch
vollständigen Ableitung jeglicher elektrostatischer Restladungen
mit einer hellen Lichtquelle beleuchtet.
Die vorstehende Beschreibung reicht zum Verständnis der allgemeinen
Arbeitsweise einer elektrophotographischen Reproduktionsmaschine
aus*
Nachdem die Trommeloberfläche an der Entwicklungsstation ö vorbeigeführt
wurde, wird ein Unterlagenmaterial 12, beispielsweise ein Papierblatt, mit der Bildübertragungsrolle und der Trommeloberfläche
10 durch einen ersten Fördermechanismus 14 in Berührung
gebracht· Als Bildträger können ferner Mylar o,ä. Stoffe verwendet werden« Hinter der Bildübertragungsstation D ist ein
zweiter Fördermechanismus 16 vorgesehen, der die jeweilige Bildunterlage mit dem darauf vorhandenen Tonerbild an einer Fixiervorrichtung
F vorbeibewegt, bevor sie aus der Maschine ausgegeben wird.
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Die Steuerung des jeweiligen Bildträgers an der Übertragungsstation
erfolgt durch eine Bildübertragungsrolle,, deren Länge mit
der Länge der elektrophotographischen Trommel übereinstimmt.
Ferner stimmt sie mit der Länge bzw. der Breite (je nach Art der Förderung) des jeweiligen Kopieblatts überein. Wird die
Längskante eines Papierblatts zwischen die Bildübertragungsrolle
und die elektrophotographische Trommel geführt, so hat die Bildübertragungsrolle vorzugsweise eine Länge von 35,6 cm, so daß
Blätter mit dem Format 21,5 x 28 bis 21,5 x 35,6 cm verarbeitet
werden können. Solche Formate haben die meisten verwendeten Kopieblätter.
Der Umfang der Rolle ist dann etwas größer als die andere Kante des Blattes, die beispielsweise 21,5 cm lang ist.
Sollen die Blätter in der anderen Richtung gefördert werden, so hat die Rolle eine Länge von ungefähr 21,5 om und einen Umfang
von 35»6 cm.
Die Bildübertragungsrolle 18 hat vorzugsweise einen starren, zylindrischen Kern 20 aus einem Isolierstoff, vorzugsweise aus
Kunststoff, und ist mit Bohrungen 22 in Nadelstärke versehen, die einen Durchtritt von Luft ermöglichen. Der Kern besteht vorzugsweise
aus einem elektrischen Isolierstoff, so daß er elektrische Ladungen nicht ableiten kann. Auf dem Kern ist ein Gitter
24 aus elektrisch leitfähigem Material vorgesehen, das eine elektrische Vorspannung führen kann und das damit erzeuge Feld
auf eine Außenschicht 26 einwirken läßt. Die Schicht 26 besteht aus einem elastischen Material, durch das Luft hindurohtreten
kann. Hierzu wird vorzugsweise Chamberlin Grade 5000, ein von der Chamberlin Rubber Corporation erhältliches Material, verwendet.
Dieses Material ist ein leitfähiger Kautschuk, der das die Tonerübertragung bewirkende elektrostatische Feld verbessert
und infolge seiner Elastizität deformiert werden kann, wodurch eine Abnutzung der Aufzeichnungstrommel verhindert wird, wenn
beispielsweise ein Trägerteilchen in den Berührungsbereioh beider Elemente kommt. Ein Isolierstoff, der für den Durchgang des
mit dem Gitter 24 erzeugten Feldes ausreichend dünn ist, kann
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gleichfalls verwendet werden. Die Öffnungen 28 in der Schicht haben gleichfalls Nadelgröße.
Die Außenschicht 26 ist auf dem gesamten zylindrischen Gitter vorhanden, mit Ausnahme eines Umfangsstreifens 30 an dessen
Kante, der über die Aufzeichnungstrommel 10 hinausragt, so daß eine elektrische Spannung mit einem Schleifer 32 an ihn angeschaltet
werden kann. Dieser Schleifer ist stationär angeordnet
und "befindet sich, in laufendem Kontakt mit dem Umfangsstreifen
30 des Gitters, der über die Außenschicht 26 der Bildübertragungsrolle 18 hinausragt.
Die Abschlußkappen 36 des Rollenkerns 20 bestehen aus einem nichtdurchlöcherten, steifen Isolierstoff, vorzugsweise aus
Kunststoff, und nehmen die Achsen 38 und 40 auf, die in den Rahmenteilen
der Reproduktionsmaschine gelagert sind. Hierzu dient jeweils ein Lager 44, das eine einwandfreie Drehung der Bildübertragungsrolle
ermöglicht. Ein Zahnrad 46 ist an einer Abschlußkappe befestigt und ist mit einem Zahnrad 48 gekoppelt,
das durch einen Motor MOT-1 gedreht wird, so daß die Bildüber- j
tragungsrolle in der dargestellten Pfeilrichtung derart gedreht werden kann, daß ihre Umfangsgeschwindigkeit mit derjenigen
der Aufzeichnungstrommel 10 übereinstimmt.
Jede Achse ist hohl und an ihrem Ende mit einer Unterdruckquelle VS-1 bzw. VS-2 verbunden. Die mit der Unterdruckquelle VS-1
verbundene Achse 38 bfiildet einen Kanal zu der mittleren Achse
48, die mit beiden Außenachsen 38 und 40 gekoppelt ist und in den Lagern 44 drehbar gelagert ist. In der Mitte der mittleren
Achse 48 ist eine pneumatische Leitung 50 angeschlossen, die
sie mit einer Kammer 52 verbindet, welche aus starrem Isolierstoff, beispielsweise aus luftundurchlässigem Kunststoff o.a.,
gebildet ist, so daß die Einwirkung eines Unterdrücke durch die Unterdruokquelle VS-1 ein Vakuum durch die Achse hindurch in
der Kammer innerhalb des zylindrischen Körpers erzeugt. Dieses Vakuum teilt sich dem leitfähigen Gitter und der porösen, leit-
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fähigen Außenfläche der Bildübertragungsrolle mit. Die Kanten der Kammer, die den Kern 20 und die Absehlußkappen 36 berühren,
sind pneumatisch abgedichtet, so daß das Vakuum in der Kammer
erhalten bleibt und sich gleichmäßig über den der Kammer zugeordneten Bereich der Oberfläche der Bildübertragungsrolle 18
verteilt. Dieser Bereich dient dann mit dem dort wirkenden Unterdruck zur Halterung der Vorderkante eines Kopieblatts 12,
das der Bildübertragungsrolle 18 zugeführt wird.
Die Unterdruckquelle VS-2 ist pneumatisch mit den Öffnungen 54 in der drehbaren inneren Achse verbunden, wodurch ihr Unterdruck,
der vorzugsweise geringer ist als derjenige der ersten Unterdruckquelle, über die ganze Bildübertragungsrolle verteilt
wird, mit Ausnahme des der Kammer 52 zugeordneten Bereichs. Eine Trennplatte 56 innerhalb der mittleren Achse 48 bewirkt eine
Trennung der beiden Unterdruckzustände voneinander.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Umfangsflache der Bildübertragungsrolle
18 im Bereich der Einwirkung des hohen Vakuums mit einer Einkerbung 60 versehen. Diese dient als Anschlag für
die Vorderkante eines Kopieblattes, wenn dieses vom Eingabetransport 14 zugeführt wird. Dieser bewegt das Kopieblatt in
zeitlicher Abstimmung mit der Drehung der Aufzeichnungstrommel und der Bildübertragungsrolle. Vorzugsweise sind Ausrichtungsfinger 62 an dem Fördermechanismus angeordnet, wie sie beispielsweise
durch die US-Patentschrift 3 301 126 bekannt sind. Dadurch wird eine genaue Ausrichtung des jeweiligen Kopieblattes
auf ein auf der Aufzeichnungstrommel vorhandenes Tonerbild verwirktlicht, so daß eine genaue und dem Blatt angepaßte Bildübertragung
erfolgen kann. Die Bildübertragungsrolle wird durch den den Blattfördermechanismen und der Aufzeichnungstrommel gemeinsamen
Antrieb der Reproduktionsmaschine bewegt. Falls erwünscht,
können Greiferfinger der beschriebenen Art auch den anderen beschriebenen
Mechanismen zugeordnet sein, um auch dort eine genaue Ausrichtung der jeweiligen Blattvorderkante zu erzielen.
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Nach einer oder mehreren Umdrehungen dee jeweiligen Kopieblatts
auf der Bildübertragungsrolle wird die Blattvorderkante in einen
Bereich nahe dem Ausgabeförderer 16 bewegt, wobei die erste Un-'
terdruckquelle VS-1 umgesteuert wird, um einen positiven Druck auszuüben, der ein Abstoßen des Kopieblatts von der Bildübertragungsrolle
bewirkt. Eine impulsartige hohe Druckeinwirkung ergibt eine bessere Entfernung des Kopieblattes.
Die zur Anschaltung der elektrischen Spannung an die Bildübertragungsrolle
vorgesehene Spannungsquelle kann variabel sein,
wie es in der obengenannten Patentschrift beschrieben ist, wenn mehrere Übertragungen von Tonerbildern auf ein und dasselbe Kopieblatt
erfolgen sollen. Ein Anstieg der elektrischen Spannung für aufeinanderfolgende Bildübertragungen ergibt dann insgesamt
eine wirksamere Bildübertragung.
Das jeweilige Kopieblatt 12 wird der elektrophotographischen Aufzeichnungstrommel
10 und der Bildübertragungsrolle 18 zugeführt. Dabei tritt seine Vorderkante in die elektrophotographisohe Entwicklungszone
ein und wird in den Spalt zwischen der Aufzeiehnungstroijmel
und der Bildübertragungsrolle geführt. Die Blattvorderkante
ist dabei auf die Vorderkante eines entwickelten Bildes auf der elektrophotographischen Aufzeichnungsfläche ausgerichtet.
Die Anschlag- und Ausrichtungsfinger 62 können das Kopieblatt vorübergehend anhalten, wenn dessen Vorderkante an
dieser Stelle zu früh angekommen ist. Wird sie in den Spalt eingeführt,
so berührt sie die Einkerbung 60 auf der Oberfläche der Bildübertragungerolle 13.
Der im Inneren der Bildübertragungsroll· 18 erzeugte Unterdrück
hält das Kopieblatt auf der Rollenob$rflache feet, so dad dit
Umfangsgeschwindigkeit des Kopieblatte und der Bildübertragungsrolle mit derjenigen der elektrophotographiiohen Trommel übereinstimmen·
Während das Kopieblatt duroh die Bildübertragungezone bewegt wird, ist die elektrisch· Vorspannung für das Gitter
24 so eingestellt, dad das das Kopi«blatt durchsetzend· elektri-
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sehe Feld eine Anziehung und Übertragung der geladenen Tonerteilchen
von der Aufzeichnungsfläche auf das Kopieblatt bewirkt.
Nach dem Durchgang der Blattvorderkante an der Bildübertragungsstelle
kann der Druck der Unterdruckquelle VS-1 umgekehrt werden, um die Blattvorderkante von der BildUbertragungsrolle abzulösen
und sie dem zweiten Fördermechanismus 16 zuzuführen. Gemeinsam damit kann der auf den übrigen Teil der Bildübertragungsrolle
einwirkende Unterdruck der Quelle VS-2 entfernt werden, so daß das gesamte Kopieblatt mit der zweiten Fördervor-
W richtung 16 aus der Reproduktionsmaschine ausgegeben wird. Sollen
mehrere Bildübertragungen auf ein und demselben Kopieblatt vorgenommen werden, so können der hohe und der geringe Unterdruck
beibehalten werden, wodurch das Kopieblatt auf der Oberfläche der Bildübertragungsrolle gehalten wird. Nach der letzten
Bildübertragung wird die Unterdruckquelle VS-2 ausgeschaltet und die Unterdruckquelle VS-1 umgekehrt, so daß die Vorderkante
des Kopieblatts auf den zweiten Fördermechanismus 16 gelangt und das Kopieblatt zur Bildung einer dauerhaften Kopie
der fixiervorrichtung zugeführt wird.
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Claims (9)
- Pat ent a η- Sprüche(VT) Vorrichtung zur Übertragung elektrostatisch geladener Tonerteilchen τοη einer sie in elektrostatischer Haftung tragenden Fläche auf eine die Fläohe berührende Unterlage durch Einwirkung eines elektrostatischen leides, dadurch gekennzeichnet, daß in einem die Unterlage (12) tragenden, zylindrischen Körper (18) eine die Unterlage (12) haltende Unterdruckvorrichtung (48,50,52) angeordnet ist und daß eine Vorrichtung (30,32) zur Anschaltung einer das elektrostatische PeId erzeugenden elektrischen Spannung an den zylindrischen Körper (18) vorgesehen ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zylindrischen Körper (18) ein erster Teil (48,50,52) zur Haltung der Vorderkante der Unterlage (12) und ein zweiter Teil (48,54) der Unterdruckvorrichtung zur Haltung der restlichen Unterlage (12) vorgesehen ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (48,50,52) der Unterdruckvorrichtung einen höheren Unterdruck erzeugt als der zweite Teil (48,54)·
- 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (18) nahe seinem Umfang ein mit öffnungen versehenes, elektrisch leitfähiges Umfangselement (24) mit einer darauf aufgebrachten, durchlöcherten Schicht (26) aufweist.
- 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fördervorrichtung (16) für die Zuführung einer Unterlage (12) an den zylindrischen Körper (18) vorgesehen ist.10982Λ/1787
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (18) mit einer Einkerbung (60) versehen ist, an die die Vorderkante einer zugeführten Unterlage (12) anstößt.
- 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur Übertragung elektrostatisch geladener Tonerteilchen von einer drehbaren Aufzeichnungstrommel, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (18) mit einem zumindest der Stärke der Unterlage (12) entsprechenden Abstand zur Aufzeichnungstrommel (10) angeordnet ist und mit einer Antriebsvorrichtung (MOI-1) gekoppelt ist, die ihn mit einer der Umfangsgeschwindigkeit der Aufzeichnungstrommel (10) entsprechenden Geschwindigkeit dreht.
- 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (18) einen Kern (20) aus isolierendem Material und eine Außenschicht (26) aus elastischem Material sowie eine elektrisch leitfähige Schicht (24) zwischen dem Kern (20) und der Außenschicht (26) aufweist.
- 9. Vorrichtung naoh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (20), 'die Außenschicht (26) und die leitfähige Schicht (24) mit einen Durchtritt von Luft ermöglichenden Öffnungen (z.B. 22) versehen sind.10987Λ/1787Λ . ■Leerseite
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