DE2204082A1 - Vorrichtung zur Kaskadierungsentwicklung latenter elektrostatischer Bilder - Google Patents

Description

Rochester. N.Y. 14 605
V.St.A.

Vorrichtung zur Kaskadierungsentwicklung latenter elektrostatischer Bilder

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kaskadierungsentwicklung latenter elektrostatischer Bilder mittels eines magnetische Trägerteilchen und elektroskopische Tonerteilchen enthaltenden Entwicklerstoffs, mit einem Entwicklungsgehäuse, durch das ein Aufzeichnungsträger hindurchbewegbar ist und in dem ein Förderer zur Bewegung von Entwicklerstoff in eine Entwicklungszone sowie eine Tonerneingabevorrichtung vorgesehen sind.

Beim elektrofotografischen Verfahren, wie es beispielsweise durch die US-Patentschrift 2 297 69I bekannt ist, wird ein elektrofotografischer Aufzeichnungsträger mit einer fotoleitfähigen Isolierstoffschicht auf leitfähiger Unterlage gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen und mit einem Lichtbild eines zu reproduzierenden Originalbildes bestrahlt. Die fotoleitfähige Schicht wird unter dem Einfluß des Lichtbildes leitfähig, so daß ihre elektrostatische Ladung selektiv abgeleitet wird und ein elektrostatisches latentes Bild entsteht. Dieses latente Bild kann dann mit einem der speziell zu

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diesem Zweck entwickelten, fein verteilten und pigmentierten Kunstharze entwickelt werden. Das pigmentierte Kunstharzmaterial oder der Toner wird elektrostatisch von dem latenten Bild auf der fotoleitfähigen Schicht in einer der jeweils vorhandenen Ladungsmenge entsprechenden Menge angezogen, was bedeutet, daß Bereiche geringer Ladungskonzentration als Bereiche geringer Tonerdichte entwickelt werden, während Bereiche größerer Ladungskonzentration entsprechend dichter getönt werden. Die voll entwickelten Bilder werden im allgemeinen auf einen Bildträger, beispielsweise auf ein Papierblatt übertragen und darauf zur Bildung einer dauerhaften Aufzeichnung des Originalbildes fixiert.

Eines der am weitläufigsten angwendeten Verfahren zur Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder ist die Kaskadierungsentwicklung, bei der ein Zweikomponentenentwickler über den bewegten fotoleitfähigen Aufzeichnungsträger strömt, um eine Bildentwicklung zu erzielen. Der Toner und das Trägermaterial werden reibungselektrisch auf einander entgegengesetzte Polaritäten aufgeladen, so daß das teilchenförmige Tonermaterial an den Trägerteilchen anhaftet. Während die mit Toner beschichteten Trägerteilchen über die fotoleitfähige Schicht strömen, wird der Toner elektrostatisch von den Trägerteilchen abgelöst und an dem Aufzeichnungsträger gebunden, was auf die relativ stärkeren elektrostatischen Felder des latenten Bildes zurückzuführen ist. Die Kaskadierungsentwicklung hat eine hohe Entwicklungsbreite und ist besonders bemerkenswert hinsichtlich einer von Hintergrundablagerungen freien Bildentwicklung. Ferner arbeitet das Verfahren zuverlässig mit hohem Wirkungsgrad auch bei extremer Luftfeuchte und kann leicht so eingestellt werden, daß eine Positiventwicklung oder eine Umkehrentwicklung der kopierten Originalbilder erfolgt.

Es treten jedoch auch bei der Kaskadierungsentwicklung gewisse Probleme auf, die beispielsweise darin bestehen können, daß

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durchgehend zu tönende Bereiche und Tönungsmuster nicht gut entwickelt werden, insbesondere wenn das richtige Verhältnis von Trägerteilchen zu Tonerteilchen infolge des Tonerverbrauchs nicht eingehalten wird. Auch kann die Kaskadierungsentwicklung unter gewissen Bedingungen, beispielsweise bei starkem elektrostatischem Kontrast, dazu führen, daß die Trägerteilchen an der fotoleitfähigen Schicht anhaften.

Bisher führten Versuche zur Entwicklung elektrostatischer Bilder nach anderen Verfahren weitgehend zur Magnetbürstenentwicklung, bei der ein körniges Trägermaterial verwendet wird, das ferromagnetische Eigenschaften und gegenüber dem Toner reibungselektrische Eigenschaften hat, so daß der Toner wie bei der Kaskadierungsentwicklung in gewünschter Weise elektrostatisch aufgeladen wird. Wenn man einen Magneten in eine solche Entwicklerstoffmischung einsetzt, richten sich die Trägerteilchen selbsttätig auf die Kraftlinien des Magnetfeldes aus, so daß sie eine bürstenähnliche Anordnung bilden, wobei die Tonerteilchen elektrostatisch an der Oberfläche der magnetischen Trägerteilchen anhaften. Mit einer solchen Anordnung arbeitende Entwicklungsverfahren sind beispielsweise durch die US-Patentschriften 2 892 446 und 2 910 964 bekannt. Die Magnetbürstenentwicklung ist zwar für die maschinelle Anwendung geeignet, hat jedoch auch gewisse Nachteile. So steht beispielsweise jeweils nur ein Teil der Bürste mit dem xerografischen Aufzeichnungsträger in Berührung. Ferner behindert das Magnetfeld die Bewegung der Trägerteilchen, wodurch die individuell über den Aufzeichnungsträger rollenden Tonerteilchen behindert werden. Dadurch ergibt sich im allgemeinen bei der Magnetbürstenentwicklung eine höhere Tonerkonzentration des Entwicklerstoffs.

Es wurde auch bereits die Kaskadierungsentwicklung mit einem Entwicklerstoff durchgeführt, der magnetische Trägerteilchen für die elektroskopischen Tonerteilchen enthält. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine derartige Kaskadierungsent-

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Wicklung so zu verbessern, daß sehr hohe Entwicklungsgeschwindigkeiten bei guter Bildqualität möglich sind, so daß also der Entwicklungswirkungsgrad gegenüber bisher bekannten Verfahren bedeutend verbessert wird.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß im Entwicklungsgehäuse eine Schütte angeordnet ist, die aus dem Bereich des Förderers unter der Tonereingabevorrichtung vorbei bis zu einer vorbestimmten Stelle nahe einer Vorratsstelle für Kntwicklerstoff führt und der eine ein Magnetfeld erzeugende Vorrichtung zugeordnet ist, wobei die Richtung des Magnetfeldes so verläuft, daß überschüssiger Entwicklerstoff aus dem Förderbereich entfernt und auf die Schütte geleitet wird.

Die Schütte ist in einer Vorrichtung nach der Erfindung also so angeordnet, daß sie einerseits den durch die Eingabevorrichtung eingegebenen Toner aufnimmt, andererseits überschüssigen Toner sammelt, der aus der Fördervorrichtung austritt. Ein Magnetfeld nahe dem Förderer an der Schütte zieht den überschüssigen Entwicklerstoff aus den Förderbehältern in den Bereich des eingegebenen Toners, so daß also die Abgabe des überschüssigen Entwicklerstoffs aus der Fördervorrichtung gleichzeitig gesteuert wird.

Die Erfindung wird hinsichtlich ihrer weiteren Vorteile und Merkmale im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer kontinuierlich und automatisch arbeitenden xerografisehen Reproduktionsmaschine mit einer Kaskadierungsentwicklung, die nach der Erfindung arbeitet,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Entwicklungsvorrichtung und

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Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der in Fig. 2 gezeigten Anordnung zur Erläuterung der mit der Erfindung möglichen Funktion.

In Fig. 1 ist eine automatisch arbeitende xerografische Reproduktionsmaschine dargestellt, die mit einem trommeiförmigen Aufzeichnungsträger 10 arbeitet, welcher auf einer leitfähigen Unterlage eine fotieitfähige Schicht aufweist und dessen Oberfläche innerhalb der Entwicklungszone durch Drehung der Trommel auf einer Achse 12 in Aufwärtsrichtung bewegt wird. Durch diese Drehung wird die Trommeloberfläche nacheinander an mehreren xerografischen Verfahrensstationen vorbeibewegt. Diese Stationen werden zum besseren Verständnis der Erfindung im folgenden hinsichtlich ihrer Funktion kurz beschrieben.

An einer Ladestation A wird eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf die fotoleitfähige Trommeloberfläche aufgebracht. An einer Belichtungsstation B wird ein Licht- oder Strahlungsbild des zu reproduzierenden Bildes auf die Trommeloberfläche projiziert, wodurch deren Ladungen in den bestrahlten Bereichen abgeleitet werden und ein latentes elektrostatisches Bild entsteht.

An einer Entwicklungsstation C wird ein xerografischer Entwicklerstoff mit elektroskopischen Tonerteilchen und magnetischen Trägerteilchen über die Trommeloberfläche kaskadiert, wodurch die Tonerteilchen an dem latenten elektrostatischen Bild anhaften und ein Tonerbild erzeugen, welches dem zu reproduzierenden Bild entspricht.

An einer Bildübertragungsstation wird das Tonerbild elektrostatisch von der Trommeloberfläche auf einen Bildträger, beispielsweise auf ein Papierblatt übertragen und an einer Trommelreinigungs- und Entladungsstation E wird die Trommeloberfläche zur Entfernung restlicher Tonerteilchen nach der Bildübertragung abgebürstet und mit einer relativ hellen Lichtquelle auegeleuchtet, um eine praktisch vollstän-

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dige Ableitung jeglicher elektrostatischer Restladungen zu erzielen.

Die Entwicklungsvorrichtung enthält einen Förderer 14, der den Entwicklerstoff aus einem Vorratsbereich 16 an eine erhöhte Stelle transportiert. Der Entwicklerstoff besteht aus einer Mischung magnetischer Trägerteilchen und elektroskopischen Tonerpulvers, wobei das Tonerpulver an den Trägerteilchen infolge reibungselektrischer Wirkungen anhaftet. Geeignete Trägerstoffe sind pulverisiertes Eisen, handelsüblich beispielsweise als alkoholisiertes Eisen und Carboxaleisen, Stahl, Nickel, Legierungen von Magneteisen wie NickeVEisenlegierungen, Nickel-Kolbalteisenlegierungen, ferner magnetische Oxide wie Eisenoxid, Hematit (Fe₂O,) und Magnetit (O^) sowie ferromagnetische Ferrite.

Wenn das ferromagnetische Material nicht die gewünschten reibungselektrischen Beziehungen zum Tonermaterial hat, so kann es auch als Kernmaterial verwendet werden, das mit einem Kunstharz-Überzug beschichtet ist, der die gewünschten reibungselektrischen Eigenschaften hat. Solche Stoffe sind beispielsweise durch die US-Patentschriften 2 618 551 und 2 874 O63 bekannt. Typische elektroskopische Tonerpulver sind durch die US-Patentschriften 2 618 551, 2 618 552 und 2 638 416 bekannt.

Der Förderer 14 hat mehrere Förderbehälter 20 (Fig. 2), die in geeigneter Weise an einem endlosen Förderband 22 befestigt sind, welches über obere Rollen 24 und untere Rollen 26 geführt ist und in der dargestellten Pfeilrichtung bewegt werden kann. Die unteren Rollen sind so angeordnet, daß die Förderbehälter durch eine Vorratsmenge 16 des Entwicklerstoffs geführt werden, die unter der Kaskadierungsentwicklungszone liegt. Dieser Vorratsbereich wird kontinuierlich mit Entwicklerstoff aufgefüllt, der aus der Kaskadierungsentw.tcklungszone herausfällt und über eine Leitfläche 30 geführt wird, über der

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Entwicklungszone ist eine Eingabeschütte 32 vorgesehen, die den transportierten Entwicklerstoff aufnimmt, wenn er aus den Förderbehältern herausfällt und durch seine Schwerkraft durch die Entwicklungszone geleitet wird. Dadurch, daß die Tonerteilchen infolge der Entwicklungsvorgänge verbraucht werden, ist eine Tonereingabevorrichtung 36 erforderlich, die frischen Toner in der jeweils verbrauchten Menge in den Entwicklerstoff eingibt.

Gemäß der Erfindung ist eine Schütte 40 vorgesehen, die den durch die Eingabevorrichtung 36 eingegebenen Toner aufnimmt und ihn zur einen Seite des Vorratsbereiches 16 nahe dem Bewegungsbereich des Förderers 14 führt. Da der Toner ein sehr feines Pulver ist, hat er eine Tendenz zur Klumpenbildung auf der Schütte 40. Es sei bemerkt, daß die Schütte 40 so angeordnet ist, daß sie auch Entwicklerstoff aufnimmt, der aus den Förderbehältern 20 austritt. Ein Magnet 45 ist nahe der Schütte angeordnet, wobei seine magnetische Achse rechtwinklig zur Oberfläche der Schütte verläuft. Durch diese Anordnung dient die Schütte, welche aus einem magnetischen Material besteht, als vergrößerte Polfläche des Magneten. Durch das mit dem Magneten 45 und der Schütte 40 erzeugte Magnetfeld wird der aus den Förderbehältern austretende oder verspritzte überschüssige Entwicklerstoff über die Schütte 40 geleitet, wo er mit dem eingegebenen Tonermaterial zusammengeführt wird. Ferner wird überschüssiger Entwicklerstoff durch das Magnetfeld aus den Förderbehältern herausgezogen und über die Schütte geleitet, wie es aus Fig. 3 zu erkennen ist. Auf diese Weise wird Tonermaterial, das mit der Eingabevorrichtung eingegeben wird und eine Neigung zur Klumpenbildung hat, kontinuierlich mit dem gesammelten Entwicklerstoff vermischt und in den Vorratsbereich geleitet, so daß dieses Material leicht in den Einflußbereich des Förderers kommt und jeweils frischer Entwicklerstoff der Entwicklungszone zugeführt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß infolge des magnetischen Materials der

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Schütte 40 die Kraftlinien des Magnetfeldes gegenüber der Oberfläche der Schütte abgeschirmt werden, so daß ein Anhaften des Entwicklerstoffs an der Oberfläche der Schütte verhindert ist.

Bisher war es erförderlich, den Zweikomponentenentwickler für die Kaskadierungsentwicklung zu rühren oder anderweitig zu vermischen. Durch die Erfindung wird der jeweils frisch eingegebene Toner kontinuierlich mit dem übrigen Entwicklerstoff vermischt, so daß sich eine stets gleichmäßige Misdnng ergibt. Dadurch sind eine höhere Bildqualität und ein höherer Entwicklungswirkungsgrad gewährleistet.

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Claims (4)

1. 220A082

   Patentansprüche

   pj) Vorrichtung zur Kaskadierungsentwicklung latenter elektrostatischer Bilder mittels eines magnetische Trägerteilchen und elektroskopische Tonerteilchen enthaltenden Entwicklerstoffs, mit einem Entwicklungsgehäuse, durch das ein Aufzeichnungsträger hindurchbewegbar ist und in dem ein Förderer zur Bewegung von Entwicklerstoff in eine Entwicklungszone sowie eine Tonereingabevorrichtung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Entwicklungsgehäuse eine Schütte (40) angeordnet ist, die aus dem Bereich des Förderers (14) unter der Tonereingabevorrichtung (36) vorbei bis zu einer vorbestimmten Stelle nahe einer Vorratsstelle für Entwicklerstoff führt und der eine ein Magnetfeld erzeugende Vorrichtung (45) zugeordnet ist, wobei die Richtung des Magnetfeldes so verläuft, daß überschüssiger Entwicklerstoff aus dem Förderbereich entfernt und auf die Schütte (40) geleitet wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schütte (40) aus einem magnetischen Material besteht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Magnetfeld erzeugende Vorrichtung (45) ein Magnet ist, dessen magnetische Achse rechtwinklig zur magnetischen Schütte (40) verläuft.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (45) unter der magnetischen Schütte (40) angeordnet ist.

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