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Elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung Die Ereindung betrifft
eine elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung für elektrostatische latente Bilder.
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Bekanntlich werden bei der Entwicklung elektrostatischer latenter
Bilder auf einer Isolierstoffschicht, beispielsweise auf einer lichtempfindlichen
Isolierstoffschicht, solche Entwicklerstoffteilchen, deren Ladungspolarität derjenigen
des latenten elektrostatischen Bildes übereinstimmt, durch die elektrostatischen
Kräfte in Bereichen hoher Ladungsdichte abgestoßen, während sie von der Isolierstoffschicht
in Bereichen geringer Ladungsdichte angezogen werden. Die Tonerteilchen werden jedoch
nicht durch die elektrostatischen Kräfte des elektrostatischen latenten Bildes angezogen.
Sie werden nicht entsprechend der Dichte der Ladungen des elektrostatischen Bildes
gebunden, sondern entsprechend der resultierenden Inten-sität des elektrischen Feldes
an der Oberfläche der Isolierstoffschicht. Daher werden viele Tonerteilchen dort
gebunden, wo die Ladungsdichte sich stark ändert, während praktisch keine Tonerteilchen
dort gebunden werden, wo die Ladungsdichte gleichmäßig und gering ist.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, eine Gleichspannung
an eine Entwicklungselektrode zu schalten, deren Wert gleich dem Wert des Oberflächenpotentials
der Bereiche maximaler Ladungsdichte des elektrostatischen latenten Bildes ist,
so daß ein elektrisches Feld zwischen der Entwicklungselektrode und dem Aufzeichnungsträger
entsteht, das der Differenz zwischen der maximalen Ladungsdichte und der Ladungsdichte
der weniger stark geladenen Bereiche entspricht.
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Dadurch kann eine zufriedenstellende Entwicklung erzielt werden.
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Dieses Verfahren schafft jedoch Probleme, wenn die Aufzeichnungsträger
mit den latenten elektrostatischen Bildern intermittierend in die Entwicklungsvorrichtung
eingeführt werden.
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Da die Entwicklungselektrode mit einer konstanten Vorspannung versehen
ist, werden bei fehlendem Aufzeichnungsträger die Tonerteilchen laufend an im Entwicklungsbereich
angeordneten leitfähigen Teilen gebunden, beispielsweise an einer leitfähigen Unterlagenplatte
für den Aufzeichnungsträger. Dadurch wird nicht nur der Verbrauch an Entwicklerstoff
sehr erhöht, sondern es tritt auch eine Verschmutzung der Entwicklungsvorrichtung
auf, die sehr unerwünscht ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend beschriebenen
Nachteile zu vermeiden und eine Entwicklungsvorrichtung zu schaffen, die sich durch
geringen Tonerverbrauch und durch geringe Verschmutzung auch bei intermittierend
zugeführten Aufzeichnungsträgern auszeichnet.
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Eine Entwicklungsvorrichtung der eingangs genannten Art enthält zur
Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß eine oder mehrere Entaricklungselektrodenrollen,
die eine Vorspannung mit einer Polarität des zu entwickelnden latenten Bildes führen,
und mehrere mit Abstand zueinander angeordnete geerdete und elektrisch leitfähige
Rollen, die gegenüber der oder den Entwicklungselektrodenrollen derart versetzt
angeordnet sind, daß ein zwischen den Rollen hindurchgeführter Aufzeichnungsträger
mit
seiner leitfähigen Rückseite auf ihnen aufliegt, mit seiner Bildseite den Entwicklungselektrodenrollen
zugewandt ist und zwischen jeweils zwei benachbarten Rollen leicht gekrümmt wird.
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Eine Entwicklungsvorrichtung nach der Erfindung eignet sich insbesondere
zur Umkehrentwicklung, bei der die Tonerteilchen in größerer Menge in den Bereichen
geringer Ladungsdichte des Aufzeichnungsträgers gebunden und nicht in den Bereichen
maximaler Ladungsdichte angezogen werden. Eine Verschmutzung der Entwicklungsvorrichtung
durch Toner, der sich auf einer leitfähigen Unterlage fiir den Aufzeichnungsträger
ablagert, sowie ein damit verbundener hoher Tonerverbrauch werden durch die Erfindung
vollständig vermieden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der
Figuren beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Darstellung des Prinzips einer Entwicklungsvorrichtung
für die elektrofotografische Umkehrentwicklung, die nach üblichem Verfahren arbeitet,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte Anordnung
ohne Aufzeichnungsträger, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Entwicklungselektrodenrolle
der in Fig. 2 und 3 gezeigten Anordnung und Fig. 5 bis 7 weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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In Fig. 1 ist eine elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung bekannter
Art dargestellt. Ein Aufzeichnungsträger 1 besteht aus einer elektrisch leitfähigen
Unterlage 2 und einer darauf vorgesehenen Isolierstoffschicht 3, die mit einem-elektrostatischen
latenten Bild versehen ist. Dieses hat einen Bereich 4 hoher Ladungsdichte und einen
Bereich 5 geringerer Ladungsdichte. Der Aufzeichnungsträger 1 ist auf einer elektrisch
leitfähigen Unterlagenplatte 6 angeordnet,
die auch zur Erdung der
leitfähigen Unterlage 2 dient. Auf dem Teil 7 der Unterlagenplatte 6 ist kein Aufzeichnungsträger
vorhanden. Eine Entwicklungselektrode 8 ist mittels einer Spannungsquelle 9 vorgespannt
und im Bereich des Aufzeichnungsträgers 1 parallel zu diesem mit einem Abstand von
ca. 1 mm angeordnet. Bei dieser Anordnung wird das elektrostatische latente Bild
durch negative Aufladung der Isolierstoffschicht erzeugt, der für die Entwicklung
vorgesehene Toner ist negativ geladen und die Entwicklungselektrode 8 führt eine
negative Vorspannung.
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Im Bereich 4 hoher Ladungsdichte erfolgt eine geringere Tonerbindung
durch die starke elektrostatische Abstoßung, während im Bereich 5 geringerer Ladungsdichte
die Tonerbindung infolge der fehlenden elektrostatischen Abstoßung stark ist. Da
im Bereich 7 der geerdeten und leitfähigen Unterlagenplatte 6, auf dem kein Aufzeichnungsträger
aufliegt, keine die Tonerteilchen abstoßende Ladung vorhanden ist, wird der größte
Teil der Tonerteilchen in diesem Bereich gebunden. Die dadurch verbrauchte Tonermenge
ist sehr groß. Insbesondere bei intermittierend zugeführten Aufzeichnungsträgern
wird daher eine solche Tonermenge an der Unterlagenplatte 6 für eine beachtliche
Zeit gebunden. Die Entwicklungselektrode 8 und die Unterlagenplatte 6 können zwar
in der kritischen Ausführung einer Entwicklungsvorrichtung als Rollen ausgeführt
sein, jedoch wird dadurch der hohe Tonerverbrauch nicht vermieden.
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Dieser Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, daß die Unterlagenplatte
elektrisch leitfähig ist. Er könnte vermieden werden, wenn eine elektrisch isolierende
Unterlagenplatte verwendet aerde. Die Leitfähigkit ist jedoch erforderlich, da die
leitfähige Unterlage (beispielsweise ein leitfähiges Papierblatt) des Aufzeichnungsträgers
während der Entwicklung geerdet werden muß.
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In Fig 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hierbei
sind geerdete und leitfähige Unterlagenrollen 11, 11' und 11 " vorgesehen, die den
Aufzeichnungsträger 1 in der Richtung des Pfeils 15 transportieren und seine leitfähige
Unterlage 2 durch ihre Berührung erden. Diese Rollen 11, 11' und 11" sind mit Abstand
zueinander angeordnet und werden in der Pfeilrichtung 14 gedreht. Gegenüber ihnen
versetzt sind Entwicklungselektrodenrollen 10 und 10' vorgesehen, die durch Gleichspannungsquellen
9 und 9' negativ vorgespannt sind. Ferner sind zur Zuführung eines Entwicklerstoffs
Düsen 12 und 12' vorgesehen. Es können verschiedene Entwicklerstoffe, insbesondere
flüssige Entwicklerstoffe, verwendet werden.
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Der Entwicklerstoff 13 bzw. 13' wird auf die Entwicklungselektrodenrollen
10 und 10' aufgebracht, wodurch er auf den Aufzeichnungsträger 1 gelangt. Ein Behälter
16 ist für eine weitere Menge Entwicklerstoff 17 vorgesehen. Ferner sind flexible
bürsten 20, 20' und 201' zur Reinigung der leitfähigen Rollen 11, 11' und 11 " zu
erkennen.
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Bei einer solchen Anordnung wird der Aufzeichnungsträger 1 mit der
Bildseite nach oben zugeführt und in Richtung des Pfeils 15 transportiert, wobei
seine leitfähige Unterseite 2 nach unten weist. Sie wird dadurch geerdet, daß sie
die leitfähigen Unterlagenrollen 11, 11' und 11 " berührt.
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Während dieser Zeit erfolgt die Entwicklung durch das elektrische
Feld zwischen der geerdeten leitfähigen Unterlage 2 und den Entwicklungselektrodenrollen
10 0 und 10'. Während der Bewegung des Aufzeichnungsträgers 1 wird seine Bildseite
also unter den Entwicklungselektrodenrollen 10 und 10' vorbeigeführt, so daß die
gesamte Bildfläche entwickelt wird. Der Aufzeichnungsträger 1 scheint die Entwicklungselektroden
10 und iO' zu berühren, da er direkt unter ihnen vorbeigeführt wird. Tatsächlich
wird er mit ihnen Jedoch nicht in Kontakt gebracht, da winzige Unregelmäßigkeiten
ihrer Oberflächen bestehen und bei Verwendung eines flüssigen Entwicklerstoffs ein
Film aus Entwicklerstoff vorhanden ist. Er kommt jedoch den Entwicklungselektrodenrollen
sehr nahe, 80 daß eine
ausgezeichnete Entwicklungsqualität sichergestellt
ist. Der Entwicklerstoff wird in einer ausreichenden Menge dem Teil der Entwicklungselektrodenrollen
10 und 10' zugeführt, der dem Aufzeichnungsträger 1 zugewandt ist, so daß ein gewisser
Abstand zwischen der Oberfläche der Rollen 10 und 10' und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers
1 besteht, der mit dem Entwicklerstoff gefüllt ist, wie es bei 18 und 18' dargestellt
ist. Es kann jedoch eine größere Menge Entwicklerstoff zugeführt werden, so daß
die Entwicklungselektrodenrollen 10 und 10' praktisch in ihn eingetaucht sind.
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Wenn kein Aufzeichnungsträger 1 an den Entwicklungselektrodenrollen
10 und 10' und an den leitfähigen Unterlagenrollen 11, 11' und 11 " vorbeigeführt
wird, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird der Entwicklerstoff nicht an den leitfähigen
Unterlagenrollen 11, 11' und 11 " gebunden, sondern fällt nach unten, wie es bei
19 gezeigt ist, da zwischen den Entwicklungselektrodenrollen 10 und 10' und den
ihnen benachbarten Unterlagenrollen 11, 11' und ii" jeweils ein Abstand 26 besteht,
der so breit ist, daß die dort herrschende elektrische Feldstärke vernachlässigbar
gering ist.
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Die Abmessungen und die relative Anordnung der Entwicklungselektrodenrollen
10 und 10' und der leitfähigen Unterlagenrollen 11, 11' und 11'' zueinander müssen
in geeigneter Weise eingestellt sein. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen der
gemeinsamen Tangente 21 der Entwicklungselektrodenrollen 10 und 10' und der gemeinsamen
Tangente 22 der leitfähigen Unterlagenrollen 11, 11' und 11" gleich oder etwas geringer
als die Dicke des Aufzeichnungsträgers 1. Der Abstand zwischen den Oberflächen der
Entwicklungselektrodenrolle 10 oder 10' und der leitfähigen Unterlagenrolle 11,
11' oder 11 " ist vorzugsweise größer als 3 mm, da bei einem zu geringen Abstand
die Feldstärke an der Oberfläche der leitfähigen Unterlagenrollen 11, 11' und 11"
so hoch wird, daß Entwicklerstoff gebunden wird. Vorzugsweise ist dieser Abstand
Jedoch geringer als 30 mm, da bei einem zu großen Abstand ein glatter Transport
des AufzeichnungstrAgera 1 nicht
sichergestellt ist. Der Durchmesser
der Rollen 10, 10', 11, 11' und 11 " beträgt vorzugsweise 6 bis 50 mm. Ist der Durchmesser
zu gering, so erfolgt kein einwandfreier Transport des Aufzeichnungsträgers, während
bei zu großen Werten die gesamte Entwicklungsvorrichtung einen zu großen Raumbedarf
verursacht. Vorzugsweise soll der Mittenabstand der leitfähigen Unterlagenrollen
11, 11' und 11 " 3 bis 15 mm größer sein als deren Durchmesser, und die Entwicklungselektrodenrollen
10 und 10' sind über den Unterlagenrollen und auf der Mitte zwischen ihnen angeordnet.
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Fig 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Entwicklungselektrodenrolle
10 oder 10'. Ihre beiden Seitenflächen 24 haben einen Durchmesser, der 0,05 bis
1 mm größer ist als derjenige des mittleren Teils 25. Die Seitenteile 24 sind nichtleitend
und für die Berührung des Aufzeichnungsträgers 1 vorgesehen.
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Da der mittlere Teil 25, der als Entwicklungselektrode wirkt, einen
geringeren Durchmesser hat, wird er den Aufzeichnungsträger 1 kaum berühren. Bei
einer zufälligen Berührung des Aufzeichnungsträgers ist der Kontaktdruck vernachlässigbar,
so daß das elektrostatische latente Bild nicht gestört oder verschlechtert wird.
Um Kontaktprobleme weiter zu verringern, kann die Oberfläche des mittleren Teils
25 mit einer sehr dünnen Isolierstoffschicht versehen sein, beispielsweise mit einer
Metalloxidschicht, . Bestehen die Seitenteile 24 aus einem isolierenden Material,
so wird auch die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses durch zufällige Verbindung
mit spannungsführenden Teilen verringert.
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Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform wird der Aufzelchnungsträger
vor der Entwicklung -einer Vorbehandlung mit einer isolierenden Flüssigkeit ausgesetzt,
wozu beispielsweise ein Kerosin- oder Isoparan;Löswgsmittel verwendet werden kann,
welches keinen oder eine vernachlässigbare Menge an Toner enthält. Die Rollen 30
und 30' dienen zum Transport des Aufzeichnungsträgers 1 und zur Erzeugung einer
Quetschwirkung. Die Vorbehandlungslösung wird dem
Aufzeichnungsträger
durch eine Düse 31 bei 32 zugeführt.
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Es ist ferner eine Führung 33 für den Aufzeichnungsträger vorgesehen.
Die Wollen 30 und 30' können aus einem leitfähigen Material wie z.B. einem metall
oder einem isolierenden IjIaterial wie z.B. einem Kunstharz oder auch aus Gummi
bestehen. Vorzugsweise ist zumindest eine dieser Rollen elastisch, um einen glatten
Transport des Aufzeichnungsträgers 1 zu gewährleisten. Der aus dem Vorbehandlungsteil
34 austretende Aufzeichnungsträger 1 wird durch die Drehung der Rollen 30 und 30'
nach rechts in den Entwicklungsteil 35 befördert.
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Der Aufzeichnungsträger 1 kann nach dem Transport durch den Entwicklungsteil
35 gereinigt und getrocknet werden, falls dies erforderlich ist. An der Austrittsstelle
des Entwicklungsteils 35 ist vorzugsweise eine Quetschrolle vorgesehen, um den Austritt
des Entwicklerstoffs zu vermeiden und den Transport des Aufzeichnungsträgers 1 zu
verbessern. Der Vorbehandlungsteil 34 kann auch gegenüber dem Entwicklungsteil 35
erhöht angeordnet sein, um einen Austritt des Entwicklerstoffs zu vermeiden.
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Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausftihrungsform sind die Anordnungen
der leitfahigen Unterlagenrollen 11 und 11' und der Entwicklungselektrodenrolle
10 umgekehrt. Der zu entwickelnde Aufzeichnungsträger ist dabei mit der Isolierstoffschicht
3 bzw. mit der Bildseite nach unten angeordnet. Der Entwicklerstoff 13 wird mit
der Düse 12 direkt auf die Bildfläche des Aufzeichnungsträgers 1 aufgebraçh-t, dann
fällt er von der Oberfläche der Entwicklungselektrode 10 ab oder wandert zwischen
dem Aufzeichnungsträger 1 und der Entwicklungselektrodenrolle 10 hindurch, bevor
er von ihr abfällt, wie es durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Bei dieser
Äusführungsform gelangt der Entwickler stoff kaum auf die leitfähigen Rollen 11
und 11!, so daß eine Verschmutzung der Entwicklungsvorrichtung und ein erhöhter
Tonerverbrauch weiter verringert werden.
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Bei der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung sind die Rollen 10, 11 und
11' vertikal angeordnet, der Aufzeichnungsträger 1 wird gleichfalls vertikal transportiert,
Die Achsen der leitfähigen Rollen 11 und 11 sind horizontal angeordnet und liegen
in eXn und derselbe vertilcalen Ebene. Der Entwicklerstoff 13 wird durch die Düse
12 auf die Oberflache der Entwicklungselektrodenrolle 10 geführt. Ein Behälter 36
ist vorgesehen, er dient zur Aufnahme des Entwicklerstoffs, der von der Oberfläche
der Entwicklungselektrodenrolle 10 abfällt. Ein weiterer Behälter 77 dient zur Aufnahme
von Entwicklerstoff, der in sehr geringer Menge bei Fehlen eines Aufzeichnungsträgers
1 verspritzt werden kann.
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Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß bei einer Entwicklungsvorrichtung
nach der Erfindung der Mittenabstand zwischen der Entwicklungselektrodenrolle und
der jeweiligen leitfähigen Rolle relativ groß ist, so daß die elektrische Feldstärke
an der Oberfläche der leitfähigen Rolle vernachlässigbar gering ist. Dadurch wird
die Tonerbindung an der leitfähigen Rolle verringert oder vermieden, wenn ein Aufzeichnungsträger
fehlt, wodurch auch die Verschmutzung der leitfähigen Rolle und der hohe Tonerverbrauch
ausgeschaltet sind. Ferner wird der Aufzeichnungsträger auf einem Transportweg geführt,
der schräg zur Ebene der Achsen der jeweils benachbarten Entwicklungselektrodenrolle
und leitfähigen Rolle angeordnet ist, so daß beide Rollen durch die beiden $eiten
des Aufzeichnungsträgers berührt werden. Auf diese Weise wird eine elektrische Feldstärke
erzeugt, die eine ausgezeichnete Entwicklungsqualität gewährleistet.