DE2440918C3 - Vorrichtung zur Magnetbürstenentwicklung elektrophotographischer Ladungsbilder - Google Patents
Vorrichtung zur Magnetbürstenentwicklung elektrophotographischer LadungsbilderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Magnetbürstenentwicklung
elektrophotographischer Ladungsbilder gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Vorrichtung ist in der DE-AS10 24 988
beschrieben. Mit dem dort vorgeschlagenen Anlegen einer Gleichspannung zwischen dem Bürstenkern und
der photoleitfähigen Schicht kann ein Grauschleier im entwickelten Bild weitgehend ausgeräumt werden, der
darauf zurückzufahren ist, daß auch auf den voll belichteten, einer weißen Fläche zugeordneten Bereichen
der photoleitfähigen Schicht elektrostatische Ladungen verbleiben, die ein Hängenbleiben von
Tonerteilchen herbeiführen. Die angelegte Gleichspannung wird dem Feld der verbliebenen Restladungen
überlagert und verhindert so das Klebenbleiben von
Die Größe der angelegten Gleichspannung läßt sich
nur in einem vorgegebenen Bereich ändern. Bei hoher Spannung, die an sich im Hinblick auf ein kontrastreiches
Bild erwünscht ist, besteht die Gefahr eines Durchschlages durch die photoleitfähige Schicht; bei
niederer Spannung ist zwar diese Gefahr vermindert, dafür erhält man ein Bild mit geringem Kontrast Nun
ändert sich der elektrische Eigenwiderstand der durch Tonerteilchen und elektrisch leitende Trägertc liehen
gebildeten Magnetbürste im Laufe der Zeit, in der Regel
zu größeren Werten hin. Damit ändert sich auch die effektive Spannung zwischen den einander zugewandten
Oberflächen von Magnetbürste und photoleitfähiger Schicht Auch bei einer zu Beginn des Arbeitens zur
Verhinderung von Grauschleiern ausreichenden Gleichspannung zwischen Bürstenkem und photoleitfähiger
Schicht werden dann im Laufe der Zeit doch Grauschleier beobachtet
Durch die Erfindung soll dagegen eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so ausgebildet werde«,
daß die dort bei längerer Benutzung des Entwicklers auftretende Grauschleierbildung ausgeräumt ist
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Magnetbürstenentwicklung mit den im
Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Durch die Schaffung einer zusätzlichen elektrischen
Verbindung zwischen dem Material der Magnetbürste und der Gleichspannungsquelle über die zusätzlich
vorgesehene Elektrode und dem in Reihe mit ihr geschalteten Widerstand erreicht man auch bei
verhältnismäßig niederen Werten für die Gleichspannung, bei denen auch dann keine Gefahr eine»
Durchschlages durch die photoleitfähige Schicht besteht, wenn im wesentlichen die ganze Spannung an
dieser Schicht abfällt, stets einen zur Verhinderung von
Grauschleiern ausreichenden Spannungsabfall zwischen der Oberfläche der Magnetbürste und der Oberfläche
der photoleitfähigen Schicht
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Mit der Weiterbildung gemäß Anspruch 2 wird erreicht, daß der elektrische Widerstand zwischen dem
Bürstenkem und der photoleitfähigen Schicht im wesentlichen gleich dem zwischen dem Bürstenkem und
der zusätzlich vorgesehenen Elektrode ist Zugleich wird verhindert daß durch die zusätzlich vorgesehene
Elektrode in nennenswertem Ausmaße Tonerteilchen und Trägerteilchen von der Magnetbürste abgestreift
werden.
Bei einer Dicke der Magnetbürste und eineir
Eindringtiefe der zusätzlich vorgesehenen Elektrode in die Magnetbürste, wie sie im Anspruch 3 angegeben
sind, wird ein im wesentlichen gleichbleibender guter Kontakt mit gleichbleibendem Übergangswiderstand
zwischen Magnetbürste und Elektrode erhalten, ohne daß das Material der Magnetbürste in nennenswertem
Ausmaße verdichtet wird.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß AriSpruch 5 wird auf einfache Weise eine ständige
Durchmischung von Tonerteilchen und Trägerteilchelt erhalten, was sigh günstig auf einen im wesentlichen
gleichbleibenden spezifischen Widerstand und eine gute Homogenität des Materials der Magnetbürste auswirkt.
Zugleich werden die Tonerteilchen durch die innere Reibung des Materials der Magnetbürste elektrisch
aufgeladen.
sichergestellt, daß durch die zusätzlich vorgesehene
Elektrode die Ebenmäßigkeit und Homogenität des Materials im Oberflächenbereich der Magnetbürste vor
der Entwicklung des latenten Bildes nicht beeinflußt wird.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 wird erreicht, daß nur ein kleiner Teil des von
der Gleichspannungsquelle bereitgestellten Stromes durch die photoleitfähige Schicht fließt Das latent auf
dieser vorhandene Bild kann somit nicht durch diesen Strom geschwächt werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführt mgsbeispieles unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert In dieser zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
zur Magnetbürstenentwicklung,
F i g. 2 ein elektrisches Ersatzschaltbild der Vorrichtung gemäß F i g. 1.
Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung weist eine im Uhrzeigersinn in Drehung versetzbare, elektrisch
leitende Trommel 1 auf, die eine photoleitfähige Schicht 2 trägt und auf Massepotential liegt Die photoleitfähige
Schicht 2 besteht beispielsweise aus in einem Bindemittel aus isolierendem Kunstharz dispergiertem Zinkoxid.
Auf dieser Schicht wird ein latentes Ladungsbild mit negativer Polarität ausgebildet Bei 3 ist allgemein eine
Magnetbürsten-Entwicklervorrichtung dargestellt, die einen Sockel 31 mit einer kreisbogenförmigen Ausnehmung
aufweist in welcher der Entwickler D gespeichert und gleichmäßig aus der Ausnehmung aufgenommen
werden kann. Die Entwicklervorrichtung 3 weist außerdem an ihrer linken Seite in der Nähe der
Trommel 1 einen einwärts ragenden Abschnitt auf, durch den eine gleichmäßige Entwicklerschicht auf
einer Hülse 33 gebildet wird. Der Entwickler D besteht aus elektrisch leitfähigen und magnetischen Trägerteilchen
(Eisenpulver) und Tonerteilchen, welche aus einem reibungselektrischen Material bestehen, das positive
elektrische Ladungen durch reibungselektrische Aufladung mit den Trägerteilchen zu erzeugen vermag. Falls
als Trägerteilchen mit Alkohol behandelte Eisenteilchen verwendet werden, kann pulverisierter Schellack oder
pulverisiertes Kolophonium, das mit Ruß oder Druckerschwärze gefärbt ist verwendet werden. Die
Entwickler-Vorrichtung enthält weiterhin einen im folgenden einfach als Magnet bezeichneten, zylindrischen
Dauermagneten 32, der von der Hülse 33 umgeben ist und dessen beide Enden an nicht
dargestellten Seitenplatten des Sockels 31 gehaltert sind. Dabei sind zahlreiche Magnetsegmente in der
Weise angeordnet daß auf der Umfangsfläche einander abwechselnde Magnetpole vorhanden sind, wobei die
N-PoIe an einer Entwicklungsstelle A und einer Elektrodenstelle Λ'eine größere Magnetkraft ausüben
als die in der Umgebung angeordneten Magnetsegmente. Der Magnet 32 braucht nicht unbedingt zylindrisch
zu sein, weil er nur mit seiner an der linken Seite von
F i g. 1 gelegenen Hälfte wirksam zu sein braucht Die Hülse 313 besitzt eine mit dem Entwickler bedeckte
Oberfläche, und sie besteht aus einem leitfähigen und nichtmagnetischen Material, z. B. Messing, wobei
zwischen der Hülse und dem Magneten 32 ein geringer Zwischenraum vorhanden ist Die Hülse 33 wird durch
eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung gegensinnig zur Trommel 1 angetrieben. Bei 34 ist ein Abstreifer zum
Abstreifen des Entwicklers D von der Oberfläche der Hülse 33 nach der Entwicklung vorgesehen. Eine
elektrisch leitende Elektrode 4 besitzt praktisch die gleiche axiale Länge wie die Hülse 33 und ist so
angeordnet daß sie mit dem Entwickler in Berührung stehend in die Magnetbürste hineinreicht Die gegenseitige
Lage von Elektrode 4 und Entwicklerschicht -, entspricht der gegenseitigen Lage von Trommel 1 und
Entwicklerschicht in der Entwicklungsstellung A. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Dicke der
Entwicklerschicht in beiden Positionen A und A' auf etwa 6—8 mm eingestellt während die Berührtiefe etwa
κι 0,5 mm beträgt Der Magnet 32 ist so ausgebildet daß
der Entwickler D die Seite der Trommel 1 in der Position A leicht berühren kann, während er daran
gehindert wird, in der Nähe der Position A' zu verweilen. Falls diese Bedingungen nicht erforderlich
π sind, kann über die gesamte Oberfläche des Magneten
hinweg eine konstante Magnetkraft erzeugt werden.
In der Schaltung gemäß F i g. 1 ist ein Widerstand R\
mit einem Wert von z. B. 1 ΜΩ vorgesehen, der am
einen Ende an die Elektrode 4 angeschlossen und am anderen Ende mit einem den Strom begrenzenden
Widerstand Ri in Reihe geschaltet ist Durch Einstellung
des Widerstandswertes des Widerstands R2 kann eine
optimale Vorspannung erreicht werden. Der Widerstand
R2 ist beispielsweise auf 1ΜΩ eingestellt
r> Zwischen die Hülse 33 und das eine Ende des Widerstands Ri wird eine konstante Gleichspannung Vc
angelegt Sei fist eine elektrische Spannungsquelle mit
z.B. —300V dargestellt Die Verzweigung zwischen
den Widerständen R\ und Rz ist — wie dargest A\t —
in über die Trommel 1 an Masse geschaltet Dk Werte
beider Widerstände R\ und Ri werden in. Hinblick auf
die konstante Spannung Vc1 die Durchschlagsspannung
der photoleitfähigen Schicht 2 und das Restpotential der Oberfläche der Schicht 2 gewählt Die konstante
r> Spannung Vc wird bei der Drehung der Hülse 33 über eine nicht dargestellte Schalteinrichtung angelegt
Fig.2 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild der
Anordnung gemäß F i g. 1. In F i g. 2 bedeuten Rph den Eigen- oder Innenwiderstand der Schicht 2 und Rd den
■to Eigen- oder Innenwiderstand der Entwicklerschicht bei
der Entwicklungsstellung A und bei der Elektrodenstellung A'. Der Widerstand Rd variiert aufgrund der
Ände.ung der Konfiguration des im Entwickler enthaltenen Trägers selbst der Menge des anhaftenden
4~> Toners und seines Haftzustandes. Da jedoch die in den
Positionen A und A' vorliegenden Mengen des Entwicklers — wie erwähnt — auf gleich große Werte
eingestellt sind, können die Größen des Eigenwiderstands des Entwicklers in den beiden Positionen A und
*>() A' als jeweils gleich groß angesehen werden. Wenn
beispielsweise gemäß F i g. 2 der im Stromkreis von R\ zu Rd (Elektrodenkreis) fließende Strom /1 und der im
Stromkreis von Rph zu Rd (Entwicklerkreis) fließende Strom ή entspricht ergibt s;ch folgende Gleichung:
i, (R1 + Rd) = /2 (Rph + RJ).
Der Eigenwiderstand Rph der photoleitfähigen Schicht 2 liegt in dunkler Umgebung in der Größenord-
w> nung von 1012—1015 Ω/cm, d. h, er ist im Vergleich zum
Widerstand Ri sehi hoch, und der größte Teil des
Stroms fließt somit im Zweig des Elektrodenstromkreises Äi — Rd Infolgedessen werden die auf der Sch-cht 2
befindlichen Bilder durch den Strom nicht beeinflußt.
>>> Hieraus folgt daß die effektive Vorspannung durch den
Potentialunterschied den Punkten a und bgemäß F i g. 2
bestimmt wird. Wenn i/tr Widerstand Rph sehr groß ist,
entspricht die zwischen das Potential a der Trommel
und das Potential b der Hülse 33 angelegte Vorspannung νβ der Gleichung
yB= « + *■ .yc
Rd+ R1+ R2
Rd+ R1+ R2
(2)
in welcher
R\ = den Widerstand, der in Reihe zur Elektrode 4
geschaltet ist,
/?2 = den Widerstand, der den Gesamtstrom begrenzt, und
bee! -met.
Wenn dagegen der Wert Rd sehr klein ist und R\ und R2 jeweils lMflund Vc300 V betragen, so gilt
VB =
-3(X) = 15U(V).
(J)
10
Für die konstante Spannung Vc ist dabei ihr Absolutwert eingesetzt. Wenn das Verhältnis zwischen
den Widerständen Rt und /?2 sowie der konstanten
Spannung Vc so festgelegt ist, daß der Wert von VB r>
unter diesen Bedingungen niedriger ist als die dielektrische Durchschlag- oder Durchbruchspannung
der photoleitfähigen Schicht 2, tritt die allgemein als Vorspannungsabfall bezeichnete Erscheinung ebensowenig
auf wie eine Schleierbildung. Beträgt der m Widerstand Rd des Entwicklers auf 10 ΜΩ, so ist die
Vorspannung
Für die konstante Spannung Vc ist dabei ihr Absolutwert eingesetzt.
Wie aus den Gleichungen (3) und (4) ersichtlich ist, führen erhebliche Änderungen des Widerstands Rd des to
Entwicklers nur zu geringen Änderungen von VB. Die
effektive Vorspannung, welche auf die Oberfläche dei photoempfindlichen Schicht und auf die Oberfläche dei
Entwicklerschicht einwirkt, wird folglich jederzeit inwesentlichen konstant gehalten.
Wenn die die latenten negativen Ladungsbildei tragende photoleitfähige Schicht 2 in die durch den Pfei
angedeutete Richtung in Drehung versetzt wird, beginn
sich die Hülse 33 im Gleichlauf mit der Drehung dei Trommel im Uhrzeigersinn zu drehen, wobei sich dei
unter dem Einfluß des Magneten 32 an der Hülse X anhaftende Entwickler D bei der Drehung der Hü!s(
nach links verlagert. Der Entwickler D wird durch der einwärts ragenden bzw. abgebogenen Abschnitt de;
Sockels 31 auf eine gleichmäßige Entwicklerschich begrenzt.
Der Entwickler wird durch die Drehung der Hülse 3: mitgenommen, während er unter der Wirkung der durrt
die Ms^nstsnordnun17 "ernäß F i **. ! ?r??ü(T?pn ?.Ι·τπΙ|>
renden Magnetkräfte in Umlauf gehalten wird, wodurcl dem Toner eine reibungselektrische Ladung autgcpräg
wird.
In der Position A wird die Entwicklung durchgeführi
Dabei tritt infolge des vorher erwähnten Vorspannungs potentials keine Schleierbildung auf. Bildübertragung
und -fixierung werden nach bekannten Verfahrei durchgeführt.
Da wie erwähnt — dem Toner zwischen de Schicht 2 und dem Entwickler in der Entwicklungsstel
lung unabhängig von Änderungen der Eigenschaftei des Entwicklers ein konstantes effektives Vorspan
nungspotential aufgeprägt wird, wird eine Schleierbil dung verhindert, so daß ein sichtbares Bild hohe
Qualität erzielt wird.
Bei einem erfindungsgemäß durchgeführten Versucl wurden 10 000 Kopien hoher Qualität erhalter
während nach dem bekannten Entwicklungsverfahrei nur 5000 Kopien erzielt werden konnten.
Die Erfindung kann auch für eine Umkehrcntwick lung eingesetzt werden.
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Magnetbürstenentwicklung
elektrophotographischer Ladungsbilder auf einer ~> von einem leitfähigen Schichtträger getragenen
photoleitfähigen Schicht, mit einem vom Fluß einer Magnetanordnung durchsetzten, rotierenden elektrisch
leitenden Bürstenkem, der eine aus einem Gemisch von Toner- und leitfähigen Trägerteilchen ι ο
bestehende, die photoleitfähige Schicht bestreichende Magnetbürste trägt und mit einer zwischen
Schichtträger und Bürstenkem in Reihe mit einem ersten Widerstand gelegten Spannungsquelle, gekennzeichnet
durch eine außerhalb des π Entwicklungsbereichs (A) in Berührung mit der
Magnetbürste angeordnete Elektrode (4), die über einen zweiten Widerstand (Ri) mit dem Potential
des Schichtträgers (1) verbunden ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- jn
zeichnet, daS die Elektrode (4) im wesentlichen denselben Abstand von dem die Magnetbürste
tragenden Bürstenkem (Hülse 33) aufweist wie die photoleitfähige Schicht (2).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- r>
zeichnet, daß bei einer Dicke der Magnetbürste von 6—8 mm die Berührtiefe bei der photoleitfähigen
Schicht (2) und der Elektrode (4) etwa 0,5 mm beträgt
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, to
dadurch gekennzeichnet daß die Elektrode (4) im wesendichen dieselbe axiale Abmessung aufweist
wie der die Magnetbürste tragende Bürstenkem.
5. Vorrichtung nach einem an; Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, c**S der BGrstenkern durch r>
eine Hülse (33) aus elektrisch If lendem, nichtmagnetischem Material gebildet ist und im Inneren der
Hülse (33) eine Mehrzahl radial magnetisierter Magnetsegmente angeordnet ist, wobei in Umfangsrichtung
benachbarte Magnetsegmente jeweils in entgegengesetzter Richtung magnetisiert sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Elektrode (4) in
Drehrichtung der Magnetbürste gesehen hinter der photoleitenden Schicht (2) angeordnet ist ι ;
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand
(Ri), verglichen mit dem Eigenwiderstand der photoleitenden Schicht (2), klein ist
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