DE2159010A1

DE2159010A1 - Tonerschichttrager bei elektrophoto graphischer Abdruckentwicklung

Info

Publication number: DE2159010A1
Application number: DE19712159010
Authority: DE
Inventors: Leo S San Jose Calif Chang (V St A) G03g 15 10
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-12-23
Filing date: 1971-11-29
Publication date: 1972-07-13
Also published as: US3754963A; FR2119329A5; JPS5236414B1; GB1361091A

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket SA 969 082

Tonerschichtträger bei elektrophotographischer Abdruckentwicklung

Die Erfindung betrifft eine Schicht für die Aufbringung von Toner auf den Träger eines elektrostatisch latenten Bildes bei einem elektrophotographischen Abdruckentwicklungsverfahren.

Zur Entwicklung von sichtbaren Bildern auf Trägerschichten des elektrostatisch latenten Bildes sind in der Kopiertechnik viele Entwicklungsverfahren bekannt. Eines dieser Verfahren ist das Abdruckentwicklungsverfahren. Bei diesem bekannten Verfahren, das beispielsweise in der US-Patentschrift 3 152 012 beschrieben ist, wird eine Trägerfläche mit einer bestimmten Menge von sehr kleinen elektroskopischen Tonerpartikeln belegt oder imprägniert, um auf diese Weise eine Bildentwicklungsfläche herzustellen. Diese Entwicklungsfläche wird dann gegen die Fläche des das elektrostatisch latente Bild tragende Teil gelegt. Diese Flächen werden im allgemeinen gegeneinander abrollend aufeinandergebracht, so daß die Entwicklungsfläche und die das elektrostatische Bild tragende Fläche ohne relative Geschwindigkeitsverschiebung bei der Be*- rührung gegeneinander kontaktiert werden. Auf diese Weise tritt im wesentlichen kein Verwichen durch eine Relativbewegung der bei-

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den Flächen gegeneinander auf wie es beispielsweise bei anderen Entwicklungsmethoden wie der Magnetbürsten- oder der Kaskadenentwicklung der Fall sein kann. Der Toner wird auf diese Weise von der Entwicklungsfläche an den Stellen auf die das elektrostatische Bild tragende Fläche abgelagert, an denen die Ladungsverhältnisse die Tonerpartikel elektrostatisch anziehen. Bei der bekannten Kopiervorrichtung wird der Toner auf der Entwicklungsfläche dadurch gehalten, daß diese Fläche elektrostatisch für die Tonerpartikel anziehend ist und es wird auf jede Fläche so viel Toner aufgeladen, wie von der elektrostatischen Ladung der Trägerschicht gehalten werden kann. Dadurch wird die anschließende übertragung auf die das latente Bild tragende Schicht erschwert, weil die elektrostatische Anziehungskraft der Entwicklungsfläche noch überwunden werden muß. Außerdem ist die Anordnung zur Aufbringung dieser Tonerschicht auf die Entwicklungsfläche recht kompliziert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache und wirksame Schicht anzugeben, mit der in einwandfreier Weise Toner auf die das elektrostatische Ladungsbild tragende Schicht übertragen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Toner- W aufbringungsschicht elastisch, elektrisch leitend, von rauher Oberflächengestalt und reibungselektrisch ohne Einfluß auf den Toner ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Schicht besteht darin, daß sie etwa zwischen 5 % und 60 % Gewichtsanteile fein verteilter Graphitpartikel in einem Bindeharz enthält. Vorteilhafterweise haben die Graphitpartikel einen Durchmesser von etwa 2 bis 12 μ. Damit die Schicht elastisch ist, ist sie in vorteilhafter Weise auf einer federnden Unterlagen aus einem polymeren Schaumstoff aufgebracht.

Diese erfindungsgemäße Schicht gestattet es auf einfache Weise den Toner auf den Träger mit dem elektrostatischen Ladungsbild zu über-

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tragen, ohne daß von diesem elektrostatische Kräfte zur Überwindung der Abziehung des Tones von der Entwicklungsfläche aufgebracht werden müssen. Andererseits ist durch die elastische Ausgestaltung der Schicht ein guter Kontakt zwischen der Entwicklungsfläche und der Bildträgerfläche sichergestellt.

Im folgenden wird anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels der Aufbau der erfindungsgemäßen Schicht näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten

Ausführungsbexspiels für die Anwendung der erfindungsgemäß gestalteten Schicht;

Fig. 2 ein Schnittbild durch die Entwicklungsschicht.

Die Anordnung in Fig, 1 weist eine Abdruckfläche in Trommelform auf. Die Abdruckfläche ist auf einer elastischen Unterlage 6c (vergl. Fig. 2) aufgebracht, wobei ein Tonerreservoir 1 neben der Trommel 2 angeordnet ist. Eine Reihe von Tonerverteilblättern 3 (beispielsweise"aus Polytetrafluoräthylen hergestellt) sind vorgesehen. Diese Blätter 3 liegen direkt auf der Andrucktrommel 2 auf und werden mit ihr durch Federn 4 in Kontakt gehalten. Sie sind elektrisch isoliert von dem übrigen Gerät. Wenn sich die Trommel 2 dreht, wird Toner unter die Blätter 3 gezogen. Durch ' den Kontakt mit der Trommelfläche und den Blättern 3 wird der Toner in einer gleichmäßigen Schicht von reibungselektrisch geladenen Tonerteilchen auf der Fläche der Trommel verteilt. Durch die weitere Drehung der Trommel 2 werden die geladenen Tonerteilchen danach in Kontakt mit der photoleitenden Schicht, gebracht, wo der Toner selektiv auf das elektrostatisch latente Bild übertragen wird. Dieses elektrostatische Bild bewegt sich ebenfalls, beispielsweise auf einer Trommel 5. Gemäß der vorliegenden Erfindung genügt ein einziger Umlauf um genügend Toner für ein Bild von guter Dichte abzugeben. Selbstverständlich ist es wichtig,

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daß die beiden Trommeln mit einer Umfangsgeschindigkeit rotieren, die im Kontakt- bzw. Abdruckbereich der beiden Trommeln O ist.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Entwicklerschicht 6 in mehr Einzelheiten dargestellt. Diese Schicht enthält einen Bindeharz, in dem fein verteilte Graphitpartikel untergebracht sind und zwar in einem Wert von etwa 5 bis 60 % gewichtsanteile des ganzen Gewichtes von der Graphit- und Harzbindeschicht. Unterhalb dieser Harzgraphitschicht ist eine leitende und flexible Schicht 6b angebracht. Eine elastische Grundschicht, die beispielsweise aus aufgeschäumtem Polymer oder dergleichen bestehen kann, liegt unter dieser flexiblen Leitschicht 6b. Diese Schaumstoffschicht kann auch aufgeschäumter Gummi oder Polyurethanschaum sein. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit einem Schaumgummi erreicht, der 100 Löcher auf eine Distanz von 2,54 cm aufwies. Diese federnde Unterlage kann von einer festen Metalltrommel getragen werden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Es ist wesentlich, daß die Schicht insgesamt elastisch ist, um einen richtigen Kontakt mit der bildtragenden Schicht sicherzustellen.

Die erfindungsgemäße Schicht kann nicht nur in Trommelform ver-" wendet werden, sondern es können auch beispielsweise Schichten in Bandform oder ebene Schichten für die Aufbringungsschicht des Toners verwendet werden.

Wie bereits erwähnt, ist die oberste Schicht eine Harzschicht mit eingelagerten Graphitpartikeln in der Menge von etwa 5 bis 60 % des gesamten Gewichts des Graphit- und Harzbindeschicht. Die Graphitpartikel sind sehr klein, und können beispielsweise weniger als ein Mikron Durchmesser bis etwas über 20 Mikron Durchmesser haben, wobei der Hauptteil etwa ein Durchmesser von 2 bis 12 μ aufweisen soll. Der optimale Graphitgehalt liegt bei etwa 20 bis 30 %. In Fällen, in denen eine umgekehrte Entwicklungsstufe gewünscht ist, kann eine besonders vorteilhafte

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Schicht beispielsweise dadurch erreicht werden, daß Glimmer und Ruß in Äthylzelluslose als isolierendes Harz fein verteilt verwendet ist.

Es ist sehr wesentlich, daß die Aufbringungsschicht triboelektrisch den Toner nicht beeinflußt. D. h. daß der Toner und die Fläche in der triboelektrischen Reihe weit voneinander entfernt sind. Ein weiteres wesentliches Erfordernis ist die elektrische Leitfähigkeit der Trägerschicht für den Toner, die durch die Graphitteile erzielt wird. Im allgemeinen kann eine quantitative Aussage über die Leitfähigkeit durch folgendes Experiment erhalten werden. Die Fläche wird mit einer Koronaentladungsvorrichtung geladen und die dabei verbleibende Ladung wird durch einen rotierenden Scheibenelektrometer gemessen. Die übriggebliebene Ladung, die ein Sekundenbruchteil nach der Aufladung gemessen werden sollte, muß sehr niedrig sein, vorzugsweise unterhalb von 50 Volt und insbesondere etwa bei 0 oder sehr nahe bei O Volt.

Weiterhin ist wesentlich, daß die Oberfläche der Schicht rauh ist, was ebenfalls mittels der Graphitteile erzielbar ist. Im allgemeinen sollte die Hauptoberflächenrauhigkeit etwa zwischen 1 und 15 Mikron liegen, vorzugsweise zwischen 7 und 8 μ. Die vorzuziehende Zahl der Flächenabweichungen pro 2,54 cm liegt etwa zwischen 100 und 350, vorzugsweise bei 250 Abweichungen auf diese Distanz. Im folgenden wird eine vorzugsweise Herstellung für die erfindungsgemäße Schicht dargestellt. Ein Copolymer aus 87 % Vinylchlorid und 13 % Vinylacetat ist in einer 1 : 1 gemischten Mischung mit Methyläthylketon und 2-Methoxyäthylacetat gelöst. Die Konzentration der Lösung beträgt etwa 15 %, Die Lösung kann gefiltert werden, beispielsweise durch ein Filter mit einer Porengröße von 0,1 μ. Zu 150 g der gefilterten Lösung werden 6,75 g Graphit, beispielsweise Ashbury 007 hinzugefügt. Diese Mischung wird für eine halbe Stunde in einer Kugelmühle gemahlen.

Ein Blatt von aluminisiertem Polyäthylenterephthalat wird mit Tetrahydrofuran gespült. Die oben beschriebene Mischung wird auf

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dieses gespülte Blatt durch einen horizontal arbeitenden Schichtzieher aufgeschichtet, der mit einer Geschwindigkeit von 78 cm pro Minute (2,8 Fuß pro Minute) arbeitet, wodurch eine Schichtdikke von etwa 20 μ erreicht wird. Diese Schicht wird über Nacht in einem Ofen bei etwa 100 ⁰C ausgehärtet.

Obwohl der in den Zeichnungen dargestellte Apparat mit Blättern zur Verteilung des Toners dargestellt wurde, kann die erfindungsgemäße Schicht auch mit anderen Methoden der Tonerbelegung, wie beispielsweise Magnetbürste oder Kaskadenzuführung benutzt werfe den. In gleicher Weise kann Gleichstrom- und Wechselstrom-Koronaentladung verwendet werden. In den Fällen, in denen Koronaladung für den Toner angewendet wird anstelle der triboelektrischen Ladung mit den Verteilblättern, sollte der Graphitgehalt der Schicht oberhalb von etwa 20 % liegen.

Die vorliegende Erfindung hat mehrere Vorteile. Sie erfordert nur eine sehr einfache Maschinerie, die wenig Raum erfordert und zu relativ niedrigen Kosten hergestellt werden kann. Sie ist besonders für die Entwicklung von großen schwarzen Bereichen ohne Kanteneffekt anwendbar. Darüber hinaus hat sie den Vorteil, daß nur ein Einkomponentenentwickler notwendig ist, wodurch das Erfordernis wegfällt, daß die Toner-Trägerkonzentration innerhalb eines ™ schmalen Bereiches aufrechterhalten werden muß, entfällt. Ausgezeichnete Kopienqualitäten wurden bei einer Geschwindigkeit von ca 10 cm pro Sekunde erreicht. Noch zufriedenstellende Ergebnisse wurden bei einer Geschwindigkeit von ca. 80 cm pro Sekunde erreicht. Höhere Geschwindigkeiten sind für die Entwicklung noch möglich.

Die vorliegende Erfindung ist bei der Verwendung von besonderen Materialien nicht beschränkt. Für die Benutzung des Harzbindemittels können viele Materialien, die aus dem Stande der Technik bekannt sind, verwendet werden. Das Harz sollte eine einwandfreie Fläche bilden. Seine mechanische Widerstandskraft soll für einen längeren Gebrauch ausreichen. Er muß reibungselektrisch weit genug

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von dem besonderen Toner, der verwendet wird, entfernt sein. Im allgemeinen sind die derzeit gebräuchlichen und erhältlichen Toner in der Elektrographie auf der Basis von Polymeren oder Copolymeren eines Materials wie Styrol und Methacrylsäureester aufgebaut. Für die Benutzung solcher Toner wurden besonders gute Ergebnisse mit der oben beschriebenen Entwicklerfläche erreicht. Andere verwendbare Harze schließen Polytetrafluoräthylen, Äthylzellulose und verschiedene Phenoxy-Harze ein. Die Rauhigkeit der Oberfläche kann durch die Hinzufügung von verschiedenen Materialien wie Graphit. Glixnmerpulver und Asbestpulver erhalten werden. Die Leitfähigkeit wird durch die Hinzufügung von Ruß erhöht. Verschiedene Kombinationen dieser Additive können ebenfalls für die Benutzung geeignet sein.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Schicht für die Aufbringung von Toner auf den Träger eines elektrostatisch latenten Bildes bei einem elektrophotographischen Abdruck-Entwicklungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Toneraufbringungsschicht (6) elastisch, elektrisch leitend, von rauher Oberflächengestalt und reibungselektrisch ohne Einfluß auf den Toner (1) ist.
2. Schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 5 % bis 60 % Gewichtsanteile fein verteilter Graphitpartikel in einem Bindeharz enthält.
3. Schicht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitpartikel einen Durchmesser von etwa 2 bis 12 μ aufweisen .
4. Schicht nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einer federnden Unterlage. (6c) aus einem polymeren Schaumstoff aufgebracht ist.

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