DE2323399A1

DE2323399A1 - Entwicklungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2323399A1
Application number: DE2323399A
Authority: DE
Inventors: Cutcheon James Tyrell Mc
Original assignee: Itek Corp
Current assignee: Itek Graphix Corp
Priority date: 1972-05-09
Filing date: 1973-05-09
Publication date: 1973-11-29
Also published as: US3791345A; IT987199B; BE799281A; NL7306396A; FR2184014A1; FR2184014B1; GB1375688A; JPS4962148A; CA990065A; DE2323399C3; DE2323399B2; JPS598832B2

Description

Patentanwälte:
Dr. Ing. Walter Abite
Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-Α. Brauns

»Mtatirn M,FteMHHNtr.21 9· Mai 1973

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ITEK CORPORATION

IO Maguire Road, Lexington, Massachusetts,

V. St. A.

Entwi cklungs vorrichtung

Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Entwicklungsvorrichtungen zur Entwicklung elektrostatischer Abbildungen durch die Verwendung eines flüssigen Toners.

Die US-PS 3 5^7 076 zeigt ein Flüssig-Toner-Bad mit einem Paar elektrisch leitender Führungsteile, die auch als Entwicklungselektroden arbeiten. Um das wirkungsvollste Ergebnis bezüglich der Reduzierung des bekannten Fransen-Effektes zu erreichen, sollte die Entfernung zwischen den Elektroden so klein wie möglich gemacht werden und ausserdem darf das Abbildungspapier sie nicht berühren. Offensichtlich kann der Abstand zwischen den Elektroden gemäss der genannten US-Patentschrift nicht zum Beispiel 1,27 Millimeter gemacht werden, da eine leichte Verschiebung des elektrostatischen Papiers eine Berührung der Elektroden durch das Papier verursachen würde und die Abbildung beschädigen würde. Eine Anordnung gemäss dieser Patentschrift kann also nicht verwendet werden, um den gewünschten Schmalen Spalt zu erhalten.

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Die US-Patentschriften 3 566 834 und 3 311 490 zeigen Entwicklungsvorrichtungen mit elektrostatischen Flüssigkeiten, die eine Entwicklungselektrode aufweisen, die dazu verwendet wird, dem Fransen-Effekt entgegenzuwirken. Die Verwendung solcher Elektroden führt zur Erzeugung besserer, voll schwarzer Bereiche, wie es in den Fig. 3 und 4 der US-PS 3 311 490 dargestellt ist. Diese Patentschrift zeigt auch die Einführung des flüssigen Toners zwischen dem die elektrostatische Ladung tragenden Papier und einer einzigen Entwicklungselektrode. In diesen Patentschriften wird der flüssige Toner jedoch nur auf eine Seite des Papiers, das das Ladungsbild trägt, aufgebracht. Im Gegensatz dazu wird gemäss der vorliegenden Erfindung der flüssige Toner auf beide Seiten des Papiers aufgebracht und eine flüssige Schicht innerhalb eines äusserst schmalen Spaltes erzeugt, was zu einer Anzahl neuer und überraschender Ergebnisse führt. Wenn bei den US-Patentschriften 3 566 834 und 3 311 490 die Unterseite des Papiers (nicht im Kontakt mit dem Toner) nicht in gleichförmigem Kontakt mit der unteren Platte ist, so ergibt sich bei den entwickelten Abbildungen eine Ungleichförmigkeit. Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Erfindung der flüssige Toner auf beide Seiten des Papiers aufgebracht, um diesen Nachteil zu beseitigen. Die sich ergebende, erfindungsgemässe flüssige Schicht ermöglicht es zusätzlich, einen äusserst schmalen Spalt zu verwenden, was dem Fransen-Effekt äusserst wirkungsvoll entgegenwirkt. Bei dem erfindungsgemässen Applikator kann ein äusserst schmaler Spalt verwendet werden, da die doppelseitige Flüssigkeitsschicht das Papier am Berühren der Elektroden hindert, obwohl der Spalt äusserst dünn ist. Ebenfalls im Gegensatz zu diesen Patentschriften pumpt die erfindungsgemässe Vorrichtung den flüssigen Toner mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit durch den Applikatordurchlass, so dass eine grosse Menge des Toners zur Verfügung steht, um grosse schwarze Bereiche zu erzeugen, und der Applikator dennoch nicht sehr lang sein muss.

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Gemäss einer erfindungsgemässen Ausführungsform ist ein Paar elektrisch leitender Fluid-Applikatoren so angeordnet, dass dazwischen ein äusserst schmaler Durchlass besteht, um die Wirkung der Entwicklungselektroden soweit wie möglich zu vergrössern. Das Papier wird mit einer vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeit durch den Spalt gefördert und obere und untere, sich bewegende Mengen des flüssigen Toners hindern das Papier daran, trotz des äusserst schmalen Spaltes zwischen den Applikatoroberflächen diese Oberflächen zu berühren. Die untere sich bewegende Schicht hat eine genügend hohe Geschwindigkeit, um das Papier zu stützen und jederzeit den Raum in dem Durchlass zwischen der unteren Papierfläche und der Oberfläche des unteren Applikators zu füllen, während grosse Mengen des Toners innerhalb kurzer Zeit zugeführt werden, um grosse, voll schwarze Bereiche zu entwickeln, wo es erforderlich ist. Die obere, sich bewegende Schicht des flüssigen Toners besitzt eine ausreichende Geschwindigkeit, um jederzeit den Raum in dem Durchlass zwischen der Oberseite des Papiers und der Fläche des oberen Applikators auszufüllen, um die besten Abbildungen einer ausgefüllten Fläche zu erzeugen.

Es zeigen:

Fig. 1 in Vorderansicht die Entwicklungsvorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teils des Applikators, .wobei die relative Dicke der Komponenten dargestellt ist, und

Fig. 4 eine typische Schiitζanordnung.

Der Applikator enthält gemäss Fig. 1 eine erste Metallplatte 1 und eine zweite Metallplatte 2, die gegenüberliegende, leitende Oberflächen 3 und H besitzen, die einen Spalt oder Durchlass bilden, durch den das zu entwickelnde Papier 6 (im allgemeinen ZnO-beschichtet) und

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der flüssige Toner hindurchtreten. Zwei Antriebswalzen 7 und 8 sind in der Nähe der Eintrittsöffnung 9 des Applikators angeordnet und zwei Quetschwalzen 11 und 12 in der Nähe der Austrittsöffnung des Applikators. Eine nicht gezeigte Antriebseinrichtung ist mit den Walzen 7, 8, Hund 12 verbunden, damit durch diese Walzen das Papier 6 durch den Spalt gezogen wird. Eine Pumpe 13 veranlasst den flüssigen Toner, durch die Zuführungsspalte I¹I und 16 zu strömen. Der flüssige Toner strömt danach von rechts nach links durch den Spalt und fällt anschliessend in das Sammelbecken 17» das durch eine nicht gezeigte Einrichtung mit der Pumpe 13 verbunden ist.

Die Durchsatzleistung der Pumpe ist so ausgewählt, dass besonders bevorzugte Fluidgeschwindigkeüfcen des flüssigen Toners innerhalb des Applikators erzielt werden. Die Durchsatzleistung sollte ausreichen, um den Raum zwischen dem Papier 6 und der oberen Applikatorfläche 4 mit Fluid auszufüllen, so dass ein zuverlässiger, gleichförmiger flüssiger und elektrischer Kontakt zwischen der Applikatorfläche und dem Papier aufrechterhalten wird und das oben erwähnte Problem der bisherigen Vorrichtungen, das den nicht gleichförmigen Kontakt zwischen dem Papier und der unteren Platte betrifft, im wesentlichen beseitigt ist. Die Strömungsgeschwindigkeit der oberen und unteren, sich bewegenden Schicht des flüssigen Toners ist auch erheblich grosser als die Papiergeschwindigkeit. Dies führt zu einer Flüssigkeitsschicht, die infolge der relativ hohen Geschwindigkeit der Flüssigkeit im Vergleich zum Papier das Papier daran hindert, die gegenüberliegenden Flächen 3 und 4 des Applikators zu berühren. Die relativ hohe Geschwindigkeit des Fluids be-»- wirkt auch das Aufbringen grosser Mengen des Toners auf ausgedehnte, volle Flächen, die schwarz entwickelt werden sollen. Die grossen Mengen des Toners werden dabei ohne Verwendung eines Applikators aufgebracht, der eine beträchtliche Länge hat, um die Entwicklungszeit für eine

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besonders angestrebte Durchsatzgeschwindigkeit zu erhöhen.

Das Aufrechterhalten einer relativ hohen Pluidgeschwindigkeit bringt den zusätzlichen Vorteil, das3 die gelegentliche Hintergrundablagerung des Toners verringert wird, da er dazu neigt, von der strömenden Flüssigkeit weggeschwemmt zu werden. Der Applikator ist bezüglich der Horizontalen wie dargestellt gekippt, was die Fluidströmung durch den Applikator unterstützt. Die Schlitze 14 und 16 sind ziemlich schmal, um die Geschwindigkeit des flüssigen Toners beim Eintritt in den Applikator zu erhöhen. Die elektrisch leitenden Platten 1 und 2 sind durch einen Leiter elektrisch verbunden, der im allgemeinen aus Schrauben oder anderen metallenen Vorrichtungen zum Verbinden der Platten besteht. Natürlich kann auch ein elektrischer Draht verwendet werden, um die Platten auf dem gleichen elektrischen Potential zu halten. Die Platten können andererseits auch voneinander elektrisch isoliert sein und auf verschiedene Potential vorgespannt sein. Es wurde gefunden, dass ein Vorspannungspotential von 20 Volt die Hintergrundtonung reduziert, ohne die Abbildung nachteilig zu beeinflussen.

Pig. 2 zeigt einen Grundriss eines der Applikatoren. Die Zuleitungen 15 und 15' sind mit der Pumpe 13 verbunden und fördern den flüssigen Toner unter Druck zu einem der erwähnten Schlitze, wie z. B. zum Schlitz 16, der auch in Fig. 4 dargestellt ist. Ebenso sind die Eintrittswalze 2 und die Austrittswalze 11 dargestellt. Die Ausführung der Zuleitungen für die Zuführung der Flüssigkeit zu den Schlitzen ist nicht besonders kritisch und stellt keinen Teil der vorliegenden Erfindung dar.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Spaltteils des Applikators. In der bevorzugtesten Ausführungsform, die gebaut und getestet wurde, betrug der Abstand zwischen den

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gegenüberliegenden Flächen 3 und 4 1,52 mm (0,060 inches), wobei Papier mit einer Dicke von 0,178 mm entwickelt wurde, siehe Fig. 3, die massstabgerecht wiedergegeben ist. Als zusätzliche Vorsichtsmassnahme gegen das Berühren der oberen Fläche 3 durch das Papier wurden Nylonfäden 21 mit einem Durchmesser von 0,58 mm an der oberen Platte 3 angebracht. Diese Fäden waren 19,05 mm voneinander entfernt. Die Schlitze I¹J und 16 hatten eine Grosse von 1,587 mm mal 30,48 cm. Die Durchflussleistung war zur Erzielung einer Tonergeschwindigkeit von etwa 76,2 cm pro Sekunde eingestellt und die Papiergeschwindigkeit betrug etwa 10,16 cm pro Sekunde. Ausgezeichnete Ergebnisse -wurden durch Verändern der Papiergeschwindigkeit um plus oder minus 20 % erhalten und in gleicher Weise ausgezeichnete Ergebnisse wurden durch Verringern der Geschwindigkeit des flüssigen Toners auf 38,1 cm pro Sekunde erhalten, obgleich zufriedenstellende Ergebnisse noch bei weiterer Reduzierung der Fluidgeschwindigkeit bis auf etwa 12,7 cm pro Sekunde erzielt wurden. Ebenso konnte die Spaltbreite zwischen 0,76 mm und 2,03 mm variiert werden, wobei jedoch eine Spaltbreite von 1,52 mm die besten Resultate zu liefern schien. Die Geschwindigkeit der oberen Fluidmenge kann beträchtlich kleiner gemacht werden als die Geschwindigkeit der unteren, da die obere Menge nur den Raum zwischen der Papieroberseite und der Fläche 3 des oberen Applikators füllen muss. Der Einfachheit halber haben im allgemeinen beide Schichten etwa die gleiche Geschwindigkeit.

Weiter ins Detail gehend, zeigt Fig. 4 eine übliche Schlitzanordnung. Der Schlitz wird durch ein schneidenförmiges Teil 41 gebildet, das in der Nähe eines zweiten Teils 42 wie dargestellt angeordnet ist. Die Applikatoren haben eine Breite von 31j75 cm und eine Länge von etwa 15,24 cm. Hunt "Lith Set" Marken-Toner wurde in dem Applikator verwendet ₉ es nen jedoch viele Arten für den flüssigen Toner verwendet

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werden. Das verwendete ZnO-Papier wurde von Mead Paper Co. Inc. hergestellt, wobei jedoch auch anderes Papier verwendet werden kann.

Gemäss Fig. 3 kann eine Gleichspannungsquelle 10 mit den leitenden Flächen 3 und 4 verbunden werden oder die leitenden Flächen können alternativ unmittelbar durch einen Leiter verbunden werden. Gekoppelte Schalter 20 und 20V können verwendet werden, um dies auszuführen, wenn es gewünscht ist.

Die vorliegende Erfindung wurde durch Bezugnahme auf eine einzige dargestellte Ausführungsform beschrieben, es sind jedoch viele Modifikationen des Grundgedankens dieser Erfindung möglich.

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Claims

9. Mai 1973

Patentansprüche

j IJ Entwicklungsvorrichtung zur Entwicklung einer elektrostatischen, auf einem Abbildungsmedium vorhandenen Abbildung durch Aufbringen eines flüssigen Toners darauf, gekennzeichnet durch

a) zwei Fluid-Applikatoren, die sich im Abstand voneinander befinden und gegenüberliegende elektrisch leitende Oberflächen besitzen, um dazwischen einen Durchlass zu bilden,

b) eine Einrichtung zum Anordnen des Abbildungsmediums zwischen den gegenüberliegenden Flächen der zwei Fluidapplikatoren,

c) eine Fluidzuführungseinrichtung, um den flüssigen Toner in den Durchlass einzuführen und eine erste sich bewegende Menge des flüssigen Toners in Kontakt mit der die Abbildung tragenden Oberfläche des Abbildungsmediums zu bilden und eine zweite sich bewegende Menge des flüssigen Toners in Kontakt mit der anderen Oberfläche des Abbildungsmediums, wobei die Geschwindigkeit der Mengen ausreicht, um den Durchlass gefüllt mit flüssigem Toner zu halten und das Abbildungsmedium innerhalb des Durchlasses ausreichend zu stützen, um zu verhindern, dass das Abbildungsmedium die gegenüberliegenden Flächen der zwei Fluidapplikatoren berührt, und

' d) eine Spannungsquelle, die mit den zwei Fluidapplikatoren verbunden ist, um eine gegebene Spannungsbeziehung zwischen den zwei Fluidapplikatoren herzustellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Flächen der beiden Fluidapplikatoren, die sich im Abstand voneinander befinden, zwischen 0,76 mm und 2,03 mm beträgt.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Flächen etwa 1,52 mm beträgt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» gekennzeichnet durch längliche, elektrisch nicht leitende Pührungsteile, die an eine Oberfläche der beiden Pluidapplikatoren angrenzen, um zusätzlich sicherzustellen, dass das Abbildungsmedium diese eine Oberfläche der beiden Pluidapplikatoren nicht berührt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pluidzuführungseinrichtung den flüssigen Toner dem Applikator zuführt, und zwar mit einer Durchsatzleistung, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen der ersten sich bewegenden Menge des flüssigen Toners und dem Abbildungsmedium von etwa 12,7 cm pro Sekunde besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen 38,1 cm pro Sekunde und 76,2 cm pro Sekunde beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit etwa 53,3^ cm pro Sekunde beträgt.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnungseinrichtung eine Beförderungseinrichtung zur Beförderung des Abbildungsmediums durch den Durchlass mit einer ersten Geschwindigkeit enthält, und die erste sich bewegende Menge des flüssigen Toners sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die wesentlich grosser ist als die erste Geschwindigkeit, um dem Abbildungsmedium beim Durchgang durch die Entwicklungsvorrichtung grosse Mengen des Toners zuzuführen.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beförderungseinrichtung das Abbildungsmediura mit einer Geschwindigkeit zwischen 7»62 und 12,7 cm pro Sekunde durch den Applikator führt, die Geschwindigkeit der ersten sich bewegenden Schicht des flüssigen Toners zwischen 38,1 und 76j2 cm pro Sekunde beträgt und die Entfernung der gegenüberliegenden Flächen der beiden sich im Abstand voneinander befindenden Fluid-Applikatoreinrichtungen zwischen 1,02 und 1,52 mm beträgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Geschwindigkeit etwa 10,16 cn) pro Sekunde beträgt, die zweite Geschwindigkeit etwa 76,2 cm pro Sekunde beträgt und die Entfernung zwischen den gegenüberliegenden Flächen des Fluidapplikators etwa 1,52 mm beträgt .

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