DE2347880A1

DE2347880A1 - Verfahren und einrichtung zum entwickeln elektrostatischer abbildungen auf einem blatt elektrophotographischen kopiermaterials

Info

Publication number: DE2347880A1
Application number: DE19732347880
Authority: DE
Inventors: Clyde Percy Grant; Merton Arthur Look; Richard Manley Lowe
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1973-03-07
Filing date: 1973-09-20
Publication date: 1974-09-12
Also published as: CA990590A; BE805761A; FR2220813A1; US3916827A; JPS49122343A; IT996269B; FR2220813B1; GB1428144A

Description

S 1508

PATENTANWÄLTE L>. - Ing. HANS RUSCHKE Dipi. - Ing. CLAF RUSCKKE

Dip! .-ten.HANSE.RU3CHKE

1 BERLIN 33 Auguste- Viktoria-Straßs SS

Scott Paper Company, Industrial Highway at Tinicum Island Road, Delaware County / Pennsylvania (V.St.v.A·)

Verfahren und Einrichtung zum Entwickeln elektrostatischer Abbildungen auf einem Blatt elektrophotographischen Kopiermaterials

Die Erfindung betrifft allgemein die Photokopiertechnik und insbesondere die Entwicklung von Abbildungen in elektrostatischen Kopiergeräten, in denen ein flüssiger Toner verwendet wird,

Die auf dem Gebiete der Elektrophotographie verwendeten flüssigen Entwickler bestehen aus einer Dispersion Feststofftonerpartikeln in einer dielektrische Eigenschaften aufweisenden · Flüssigkeit. Während der Entwicklung werden die eine Ladung tragenden Tonerpartikeln zum elektrophotographischen Material entsprechend dessen bildmäßiger Aufladung angezogen, während die dielektrische Flüssigkeit abfließt. Das Ergebnis besteht aus einer sichtbaren Abbildung.

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Normalerweise wird das elektrophotographische Material mit dem flüssigen Entwickler dadurch, in Berührung gebracht, dass das Material durch einen Behälter mit dem flüssigen Entwickler (ein Bad) gezogen wird, oder es wird auf die Oberfläche des Materials ein dünner Film des flüssigen Entwicklers durch Aufsprühen oder mittels einer Walze aufgetragen.

Eine verbesserte Entwicklungseinrichtung mit einem Entwicklerbad ist in der US-Patentschrift Kr. 3 605 695 v.20.Sept.1971 beschrieben, in der eine perforierte, elektrische schwebende Elektrode in einem flüssigen Tonerbad für eine elektrostatische Bildentwicklung offenbart ist. Eine solche Elektrode, die während des Entwickeins nahe an der bildtragenden Fläche des elektropho to graphischen Materials gelegen ist, wird in der Technik als "Entwicklungs-¹¹ oder "entwickelnde" Elektrode bezeichnet. Das wesentliche Merkmal einer Entwicklungselektrode besteht darin, dass sie aus einem elektrisch leitenden Material besteht und nahe an der Bildseite des elektrophotographischen Materials angeordnet wird oder mit diesem direkt in Berührung gebracht wird. Diese Entwicklungselektrode weist den Vorzug auf, dass die allgemein als "Kanteneffekt" bekannte Schwierigkeit beseitigt wird, nämlich die Tendenz, während des Kopierens, die innen gelegene Fläche eines ausgedehnten schwarzen Bezirkes der Abbildung auszuwaschen, so dass nur die Kanten dieses Bezirks geschwärzt werden· Dies ist besonders wichtig, wenn das elektrophotographische Material als lithographische Druckplatte benutzt werden soll, da bei einem Auftreten dieses Kanteneffektes eine Übertragung auf alle von der Druckplatte hergestellten Kopien erfolgt.

Obwohl mit der in der US.-Patentschrift 3 605 693 beschriebenen Entwicklungselektrode hochwertige elektrostatische Reproduktionen hergestellt werden können, so weist doch die Entwicklung mittels eines Entwicklerbades mehrere Nachteile auf besonders dann, wenn das mit der Abbildung zu versehende Material aus Papier besteht. Wird das Kopierblatt in das Tonerbad eingetaucht, so absorbiert es eine wesentliche Menge der Trägerflüssigkeit für die Tonermaterialpartikel und trägt die Flüssigkeit aus dem Bad heraus. Diese Flüssigkeitsmenge mus dann aus dem Blatt durch Evaporieren entfernt 409837/0955

werden. Zum Trocknen des Kopierblattes wird daner Energie und Zeit benötigt, und ferner muss das Bad nachgefüllt werden. Es ist weiterhin sehr schwierig, zwischen dem Papier und der ortsfesten Elektrode einen'Kontakt aufrechtzuerhalten, während das Papier über die gekrümmte Bewegungsbahn durch das Bad geführt wird. In der Praxis wird hierbei oftmals ein direkter Kontakt hergestellt. Der Gleitkontakt zwischen der bildtragenden Fläche des Kopierpapiers und der Entwicklungselektrode führt zu einem Verschmieren der Tonermaterialpartikel auf der bildtragenden Fläche des Kopierpapiers, die als schwarze Wischlinien in Erscheinung treten und höchst lästig sind. Jeder Versuch, diesen Fehler durch Vergrößern des Abstandes der Kopierpapiers von der Entwicklungselektrode zu vermeiden, setzt deren "Wirksamkeit zum Vermeiden des· Kanteneffektes herab.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anzahl von Schwierigkeiten zu beseitet, die bei der Verwendung von Entwicklungselektrode in einem Bad auftreten.

Nach der Erfindung wird im Kopiergerät an einer Stelle hinter der Belichtungs- oder Abbildungsstation eine perforierte Entwicklungselektrode senkrecht zur Bewegungsrichtung des belichteten Materials angeordnet, durch die hindurch ein flüssiger Toner gleichmäßig zugeführt wird. Nachdem der flüssige Toner über das belichtete Material hinweggeflossen ist, wird er gesammelt und wieder in Umlauf gesetzt.

Die Erfindung ist auf ein Gerät zum Entwickeln von Abbildungen auf einem Material gerichtet, das mit einer elektrophotographischen Fläche, ungeachtet des Substrates, versehen ist. Insbesondere wird ein Kopierpapier und Substrate vorgesehen, die als lithographische Druckplatten verwendet werden können. Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrirben. In der beiliegenden Zeichnung zeigen die

Fig. 1,2 je eine Seitenansicht verschiedener Ausführungen eines Kopiergerätes nach der -Brfindung und die

Fig.3, 4 je ein Ausschnitt aus einer Schnittzeichnung verschiedener Ausführungen einer Entwicklungseinrichtung nach der Erfindung.

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Bei dem in der ]?ig.1 darge st eilten Gerät wird das an der Ober- " seite mit einem latenten Ladungsbild versehene elektrophotographische Material 10 unter der perforierten Entwicklungselektrode 11 hindurchgeführt, wobei das Material mit dem durch die Elektrode fließenden flüssigen Toner in Berührung gebracht wird. Der Toner wird mittels eines perforierten Rohres 12 aufgesprüht, das die Flüssigkeit gegen eine Prallwandung 13 nahe an der Elektrode 11 richtet, wobei der Druck herabgesetzt und ausgeglichen wird, so dass die Flüssigkeit gleichmäßig über und durch die Elektrode fließt.

Das Sprührohr 12 ist entweder mit einer Reihe von Löchern oder mit einem Schlitz versehen, so dass der Toner gegen die den Druck herabsetzende Platte 13 entweder gesprüht oder gespült wird. Sowohl das Rohr 12 als auch die Platte 13 sind perforiert und vorzugsweise genau so lang bemessen wie die Elektrode 11. Das Rohr 12 und die Platte 13 können aus jedem geeigneten Material hergestellt werden. Der flüssige Toner sammelt sich in dem Raum zwischen der Platte 13 und der Elektrode 11 und fließt gleichmäßig durch die perforierte Elektrode 11 auf die Bildseite des Kopiermaterials, ohne mit der entgegengesetzten Seite in Berührung zu gelangen.

Die Entwicklungselektrode muss natürlich aus einem elektrisch leitenden Material bestehen und genügend porös sein, so dass die Tonerpartikel und die Trägerflüssigkeit ohne Schwierigkeiten hindurchströmen können. Ein Sieb, bestehend aus einem Netzwerk verhältnismäßig feiner Metalldrähte mit genügend großen Maschen, das für das Tonerbad hochgradig durchlässig ist, kann als Elektrode verwendet werden,Ferner kann eine Metallplatte verwendet werden, die mit gleich großen Löchern in gleichmäßiger Verteilung versehen ist.

Der Durchmesser der Löcher an der Elektrode soll in derselben Größenordnung liegen wie die jüntf ernung der Elektrode vom Kopiermaterialblatt. Beträgt diese Entfernung beispielsweise 0,75 mm, so wurden die Löcher kleiner als 2,5 mm und in diesem-Falle vorzugsweise kleiner als 0,75 mm bemessen werden. Bei dieser Entfernung ist eine Messingplatte mit 0,4 mm weiten Löchern besonders

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ρ
zu bevorzugen, wobei pro cm 230 solcher Löcher angeordnet sind, so dass der offene Bezirk ungefähr 30% beträgt.

Die Länge der Entwicklungselektrode, d.h. die Erstreckung in der Bewegungsrichtung des Kopiermaterials) beträgt im allgemeinen 19 mm bis 152 mm. Diese Abmessung hängt von verschiedenen Variablen ab, beispielsweise von der Zusammensetzung der Tonerflüssigkeit, deren Konzentration, der Art des elektrographischen Materials, der Bewegungsgeschwindigkeit des Materials an der Elektrode vorbei und von der Entfernung des Materials von der Elektrode, und, ge kurzer diese Entfernung ist, umso kurzer kann die Elektrode bemessen werden.

Wie leicht einzusehen ist, bestehen in der Praxis für die Bemessung eines möglichst kleinen Abstandes der Elektrode vom Kopiermaterial gewisse Einschränkungen, Beispielsweise muss ein Spalt aufrechterhalten werden, um Kratzer auf dem Kopiermaterial zu vermeiden, während bei einem zu kleinen Abstand die Tonerflüssigkeit schneller erschöpft wird, als sie zugeführt werden kann innerhalb des zur Verfugung stehenden Raumes. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass es bei einer längeren Elektrode schwierig wird, zwischen der Elektrode und dem Kopiermaterial einen gleichmäßigen Abstand aufrechtzuerhalten, während bei einer kürzeren Elektrode bei gleichen Bedingungen die Bewegungsgeschwindigkeit des belichteten Kopiermaterials herabgesetzt werden muss.

Die I¹Xg.2 zeigt eine Abwandlung der in der Fig»1 dargestellten einrichtung, bei der die Prallplatte 13 weggelassen wurde. Die Sprühvorrichtung 12 richtet die Tonerflüssigkeit gegen eine in der Nähe angeordnete !Führungswalze 24. Die Tonerflüssigkeit sammelt sich in dem Spalt zwischen der Walze 24 und dem Kopiermaterial 10 bis zu einer, die Elektrode 11 bedeckenden Höhe und fließt dann durch die Elektrode hindurch auf die Bildseite des Kopiermaterials, ohne mit dessen Rückseite in Berührung zu gelangen.

Die Elektrode kann aus einer "schwebenden" Elektrode bestehen, an der ein komplementäres Potential erzeugt wird aufgrund der Mhe zur aufgeladenen Seite des elektrophotographischen Materials, oder an die Elektrode kann aus einer gesonderten Spannungsquelle eine Vorspannung angelegt werden. Die Elektrode muss daher in

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Jedem Falle von den anderen Bauteilen des Gerätes elektrisch isoliert werden. Andererseits kann die Elektrode auch, geerdet werden. Die Durchführung dieser elektrischen Anordnungen liegt im Können eines Durchschnittsfachmannes. Eine Möglichkeit zum · Haltern der Elektrode ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt, wobei die Elektrode 11 an der Halterung 15 aufgehängt ist. Naclj. Verlassen der Entwicklungselektrode wird die überschüssige Tonerflüssigkeit von der Oberfläche des Kopiermaterial durch geeignete Kittel entfernt. Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Gerät genügt für diesen Zweck beispielsweise die aus Metall bestehende Leerlaufwalze 24. Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Gerät wird das mit der Abbildung versehene Material zwischen zwei elastischen Walzen hindurchgeführt-, die die Tonerflüssigkeit unter mäßigem Druck herausquetschen.

Die Tonerflüssigkeit fließt über die Kanten des Materials hinweg in eine nicht dargestellte Wanne und von dort aus in einen Tank, aus dem die Toner flüssigkeit von einer Pumpe zum Sprührohr 12 wieder in Umlauf gesetzt wird.

Wie aus der Fig.3 zu ersehen ist, ist in diesem Falle die Prallplatte 13 nach der Fig.1 durch eine wannenförmige Stauanordnung 33 ersetzt worden, die zwischen dem Rohr 12 und der Elektrode 11 angeordnet ist. Die Wanne wird bis zum Überfluß vom Sprührohr 12 gefüllt, wonach die Tonerflüssigkeit auf die Entwicklungselektrode 11 und durch deren Löcher hindurch auf die mit der Abbildung versehene Seite des Kopiermaterials fließt, ohne mit dessen Rückseite in Berührung zu gelangen. Bei diesem Gerät sind die Wanne 33» die Elektrode 11 und das Material 10 waagerecht angeordnet.

Bei deifl in der Fig_e4 dargestellten Gerät ist die Wanne 33 nach der Figo3 durch einen Block 43 aus netzartigem Polyuräthanschaum nach der US-Patentschrift Ur. 3 171 820 (VoIz) ersetzt worden» Der Schaumstoff bewirkt eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit, bevor diese das belichtete Material erreicht. Die Poren des Schaumstoxfes sollen so fein wie möglich sein, jedoch andererseits so groß, dass sie von den Tonermatex-ialpartikeln durchdrungen werden können. Die Größe der Poren hangt

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offenbar von der Größe der größten Partikel des Tonermaterials ab, das verwendet werden soll*

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist mehrere Vorzüge auf gegenüber den Geräten auf, bei denen ein Bad oder eine Immersionsentwicklungselektrode verwendet wird. Die letztgenannte Elektrode erfordert eine gekrümmte Bewegungsbahn des elektrophotographischen Materials, wodurch es schwierig wird, den Abstand der Elektrode vom Material zu kontrollieren. Bisher waren in einem Bad angeordnete ortsfeste Elektroden bekannt, die in einem "virtuellen Kontakt" mit dem Kopiermaterial standen, das an der Elektrode vorbeigleitet· Sofern nicht dieser Abstand ziemlich groß bemessen wird, so sind Wischstellen und Streifen die Folge. Die erfindungsgemäße ebene oder flache Elektrodenanordnung ermöglicht eine ebene Ausrichtung des Materials, wodurch zwischen dem Material und der Elektrode ein kleiner Abstand leichter aufrechtzuerhalten ist. Da nach der jßirfindung die Tonerflüssigkeit nur auf die eine Seite des Kopiermaterials aufgetragen wird, so wird eine kleinere Menge Tonerflüssigkeit aus der Entwicklungsstation vom Material abge-

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führt, als bei Einrichtung mit einem Bad üblich, so dass der Vorrat an Tonerflüssigkeit weniger oft ergänzt werden muss. Da sich auf dem Kopiermaterial weniger Tonerflüssigkeit befindet, so werden an die Trocknung geringere Anforderungen gestellt.

Im Rahmen der Erfindung können natürlich Abwandlungen, .Änderungen und Ersetzungen vorgenommen werden. Bei den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wird die Tonerflüssigkeit in der Kähe der Elektrode von einem Rohr zugeführt, das die Flüssigkeit gegen ein druckreduzierendes Mittel sprüht, das nahe an der Elektrode angeordnet ist, wodurch der Druck herabgesetzt und gleichmäßig verteilt wird, so dass die Flüssigkeit gleichmäßig auf und durch die Elektrode strömt. Andere Anordnungen und Konstruktionen, mit denen eine gleichmäßige otrömung der Tonerflüssigkeit durch die Elektrode erzeugt werden kann, liegen im Können eines Durchschnitt sfachmannes auf dem Gebiete, auf das die Erfindung gerichtet ist. l»ie beschriebenen Ausführungsformen stellen daher lediglich Ausführungsbeispiele dar, auf die die Erfindung nicht beschränkt ist.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1,J Verfahren zum Entwickeln elektrostatischer Abbildungen auf einem Blatt elektrophotographischen Kopiermaterials, dadurch gekennzeichnet, dass bewirkt wird, dass eine Tonerflüssigkeit gleichmäßig durch eine perforierte Entwicklungselektrode auf die Bildseine des Blattes strömt, ohne mit dessen Rückseite in Berührung zu gelangen,

2· Einrichtung zum Entwickeln elektrostatischer Abbildungen auf einem Blatt elektrophotographischen Kopiermaterials unter Verwendung einer perforierten Entwicklungselektrode, gekennzeichnet durch

(a) eine ebene perforierte Entwicklungselektrode (11),

(b) Mittel zum Befördern der Bildseite des Kopiermaterials (10) nahe an der Entwicklungselektrode (11) und dieser zugewandt vorbei und

(c) Mittel (12 und 13, 24, 33 oder 43), die bewirken, dass die Tonerflüssigkeit gleichmäßig durch die perforierte Elektrode (11) hindurch auf die Bildseite des Blattes (10) strömt, ohne dessen Rückseite zu benetzen.

3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine gleichmäßige Strömung der Tonerflüssigkeit bewirkenden Mittel aus

(a) einem nahe an der Elektrode (11) angeordneten und den Druck herabsetzenden Mittel (13» 24) und aus

(b) einer Sprühvorrichtung (12) bestehen, die die Tonerflüssigkeit gegen das druckvermindernde Mittel (13» 24) richtet.

4. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das druckvermindernde kittel aus einer ebenen Platte (13) besteht·

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5· Einrichtung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, dass das druckvermindernde kittel aus einer Walze (24) besteht ο

6» Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine gleichmäßige Strömung der Tonerflüssigkeit bewirkenden kittel aus

(a) einer die Tonerflüssigkeit vex·sprühenden Vorrichtung (12) und

(b) einem druckvermindenden Mittel (35» 4-3) bestehen, das zwischen der Sprühvorrichtung (12) und der Elektrode (11) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das druckvermindernde Mittel (33) einen U-förmigen Querschnitt aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das druckvermindernde Mittel aus einem Block eines geschäumten und netzartigen Polyuräthans besteht.

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