DE2440918C3 - Vorrichtung zur Magnetbürstenentwicklung elektrophotographischer Ladungsbilder - Google Patents

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

Tonerteilchen,

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.

Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 6 int

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

y_B= « + *■ .y_c
Rd+ R₁+ R₂

(2)

in welcher

VB = die Vorspannungen V), Rd = den Widerstand des Entwicklers,

R\ = den Widerstand, der in Reihe zur Elektrode 4 geschaltet ist,

/?2 = den Widerstand, der den Gesamtstrom begrenzt, und

Vc — die konstante Spannung

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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

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