DE2507221B2

DE2507221B2 - Vorrichtung zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes auf einem elektrofotografischen Kopiermaterial

Info

Publication number: DE2507221B2
Application number: DE2507221A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl.-Phys. Dr. 6501 Budenheim Arneth; Rudi 6200 Wiesbaden Schwandt
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1975-02-20
Filing date: 1975-02-20
Publication date: 1980-06-12
Also published as: FR2301850B1; ATA116076A; AT346701B; FR2301850A1; GB1500843A; CA1062094A; NL7601603A; IT1053494B; JPS51108846A; DE2507221A1; DE2507221C3; BE838650A; US4073266A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entwikkeln eines elektrostatischen Ladungsbildes auf einem elektrofotografischen Kopiermaterial mit einem Einlaufwaizenpaar zum Aufbringen einer Tonerdispersion mit entgegengesetzt zur Polarität des Ladungsbildes geladenen Tonerteilchen auf das kopiermaterial, einer Verteilerwalze zum gleichmäßigen Verteilen der Tonerdispersion auf dem Ladungsbild mit einem Walzenkern aus Metall und einer aus weichem, porösem, nicht leitendem Material bestehenden Oberfläche, die mit dem Kopiermaterial während dessen Durchgang durch die Entwicklungszone in Kontakt steht, und einem Abquetschwalzenpaar zum Enlfernen der nicht verbrauchten Tonerdispersion, die m einer Auffangwanne gesammelt und zu dem Einlaufwalzenpaar zurückgeführt wird.

Dem deutschen Gebrauchsmuster 74 18 392 ist eine ϊ Entwicklungsvorrichtung der vorgenannten Art zu entnehmen, bei der oberhalb der Bahn des Kopiermaterials zwischen einem Einlauf- und einem Abquetschwalzenpaar eine geerdete Verteilerwalze vorgesehen ist und deren Oberfläche aus weichem, porösem Material

in besteht. Bei dieser bekannten Vorrichtung zeigt sich, daS dünne weiße Linien in großen Schwarzflächen des latenten elektrostatischen ladungsbildes bei der Entwicklung nur ungenügend reproduziert werden können. In den meisten Fallen werden die dünnen weißen Linien

ι · in der Schwarzfläche während des Entwicklungsvorganges mit Toner zugeschwemmt, d.h. diese Linien sind dann innerhau) der Schwarzfläcben nicht mehr oder nur sehr unvollständig erkennbar, so daS die Kontrastwirkung des entwickelten Pulverbildes mangelhaft ist. Von Nachteil ist auch, daß der von der Oberfläche der Veri£üerwaize angezogene Toner auf dieser hafteablemt und für den weiteren Entwickiungsvorgang nicht mehr zur Verfügung steht, wodurch der Verbrauch an Toner stark erhöht wird.

« Die DE-OS 21 38 254 beschreibt eine elektrofotografische Umkehr-Entwicklungsvorrichfiing mit einer oder mehreren Entwicxlungselektrodenrollen, die eine Vorspannung mit der Polarität des zu entwickelnden Ladungsbildes führen, und mit Einrichtungen zur

x* Zuführung von Tonerdispersion an die Entwicklungselektrodenrollen. Die Entwicklungselektrodenrollen stehen nicht in direktem Kontakt mit dem Kopiermaterial und die Tonerteilchen der verwendeten Tonerdispersion sind mit gleicher Polarität wie das Ladungsbild

f> geladen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 31 253 ist ferner eine Entwicklungsvorrichtung für elektrofotografische Kopiermaterialien bekannt, die in einer Entwicklungszone unter Antrag; walzen vorbeigeführt werden, die von oben mit einer Tonerdispersion benetzt werden. Auf diese Weise wird ein Film der Tonerdispersion auf das Kopiermaterial aufgebracht. Am Ende der Entwicklungszone befindet sich ein Paar Abquetschwalzen, das die überschüssige Tonerdispersion von der Oberfläche des Kopiermaterials durch Abquetschen entfernt.

Diese Entwicklungsvorrichtung weist den Nachteil auf, daß die Tonerzuführung nicht unter allen Bedingungen gleichmäßig erfolgt und daß die gleichmäßige Betonerung größerer Vollflächen zu wünschen übrig läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß unerwünschte Zuschwemmungen dünner weißer Linien

^Yl mit Toner in einem Schwarzfeld des elektrostatischen Ladungsbildes verhindert und die Kontrastwirkung weißer dünner Linien erhöht wird, und daß der während der Entwicklung auf der Verteilerwalze anfallende Toner für die weitere Entwicklung zurückgewonnen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst dadurch, daß der Metallkern der Verteilerwalze an eine regelbare Spannungsquelle, die das gleiche Vorzeichen wie das Ladungsbild aufweist, angeschlossen ist und durch eine Einrichtung zum Aufsprühen von Tonerdispersion aul'die Oberfläche der Verteilerwalze.

Besteht das latente Ladungsbild aus negativen Ladungen, so wird während des Entwicklungsvorganges

an die Verteilerwalze eine negative Spannung angelegt und entsprechend bei positivem Ladungsbild eine positive Spannung.

In Ausgestaltung der Erfindung besteht die Einrichtung zum Aufsprühen der Tonerdispersion aus einem oberhalb der Verteilerwalze angebrachten Sprührohr, das Düsenreihen enthält die symmetrisch zur vertikalen Mittellinie des Sprührohrs in dessen Rohrmantel angeordnet si.id.

Das Sprührohr ist zweckmäßigerweise über eine in Leitung an eine Pumpe angeschlossen, von der eine Ansaugleitung zur der Auffangwanne für aie überschüssige Tonerdispersion führt und ferner verläuft eine weitere Leitung von der Pumpe zu einem weiteren Sprührohr, das sich oberhalb der oberen Einlaufwalze ¹^ befindet

IMe an die Verteilerwalze angelegte Spannung ist bevorzugt zumindest so groß wie die Aufladungshöhe an den Bildstellen einer Weißfläche des latenten elektrostatischen Bildes und nicht größer als die » AufJadungsuöhe an den Bildstellen einer Volltonfläche des latenten elektrostatischen Bildes. Me an die Verteilerwalze dabei angelegte Spannung beträgt zwischen 1 Volt und 600 Volt, insbesondere zwischen 20 Volt und 350 Volt

Die Größe der anzulegenden Spannung hängt im einzelnen von der Aufladungshöhe des latenten Bildes an den Bildstellen einer Schwarzfläche bzw. an den Bildstellen einer Weißfläche des elektrostatischen Ladungsbildes ab und ferner noch von der Dicke der w porösen Oberflächenschicht auf der Verteilerwalze. Die Aufladungshöhe der Bildstellen einer Schwarz- und einer Weißfläche des elektrostatischen Ladungsbildes stellen die Grenzwerte für die anzulegende Spannung dar. η

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

Fig. I eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung,

F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung eines geringfügig abgeänderten Teils von F i g. 1 und

Fig.3 in schematischer Ansicht die Ladungsverteilungen auf dem Kopiermaterial und der Verteilerwalze der Vorrichtung nach Fig. 1 sowie den elektrischen « Feldverlauf zwischen dem Kopiermaterial und der Verteilerwalze.

Eine Entwicklungsvorrichtung 1 für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in F i g. 1 dargestellt Diese Entwicklungsvorrichtung 1 weist am ™ Beginn der Entwicklungszone eine waagerecht in einer Ebene abgeordnete Eingabefläche 2 auf, auf der das zu entwickelnde Kopiermaterial 13, beispielsweise eine elektrofotografische Druckplatte, aufliegt. Das Kopiermaterial 13 besteht aus einer elektrisch leitfähigen Trägerschicht 30 mit einer darauf aufgebrachten elektrofotografischen Aufzeichnungsschicht 31, wie in Fig.3 dargestellt, die in bekannter Weise mit einer herkömmlichen Coronaaufladiingsvorrichtung elektrostatisch homogen aufgeladen wird. Anschließend wird "° die aufgeladene Aufzeichnungsschicht 31 bildmäßig in Kontakt mit einer Vorlage, episkopisch oder diaskopisch von einer Vorlage aus belichtet. Das auf diese Weise erhaltene latente elektrostatische Ladungsbild wird in der Eütwicklungsvorrichtung 1 mit einer ^M Tonerdispersion entwickelt, bei der es sich bevorzugt um in einer Flüssigkeit dispergierte Tonerpartikel handelt.

Am Anfang und am Ende der Entwicklungsvorrichtung 1 sind Einführwalzen 5,6 bzw. Abquetschwalzen 8, 9 vorgesehen, zwischen denen oberhalb einer horizontal angeordneten Leitfläche 3 sich eine lose gelagerte Verteilerwalze 7 befindet. Die Verteilerwalze 7 besteht aus einem Metallkern 23 und einer Oberfläche 12 aus weichem, porösem, nicht leitfähigem Material, wie beispielsweise Nylonvelours oder Plüsch.

Das zu entwickelnde Kopiermaterial 13 wird mit der das elektrostatische Ladungsbild tragenden Aufzeichnungsschicht 31 nach oben über die Eingabefläche 2 in den Spalt zwischen den Einführwalzen 5 und 6 eingebracht, von diesen Walzen erfaßt und in Richtung des Pfeils A durch die Entwicklungsvorrichtung 1 transportiert

In F i g. 1 sind zwei Druckplatten gezeigt von denen eine im Bereich der Verteilerwalze 7 sich befindet Der Metallkern 23 der Verteilerwalze 7 ist an einer ersten Elektrode 25 einer regelbaren Spannungsquelle 24 angeschlossen, deren zweite EIe? >rode 26 auf Masse Hegt Die Spannungsquelie 24 ist ais Oleichspannungsquelle ausgebildet und ermöglicht es, die an den Metallkern 23 angelegte Gleichspannung in weiten Bereichen zu variieren. Wie in den F i g. 1 und 3 angedeutet ist, ist die elektrisch leitfähige Trägerschicht 30 des Kopiermaterials 13 gleichfalls mit Masse verbunden.

Die obere Einführwalze 5 wird aus einem ersten Sprührohr 10 gleichmäßig mit der Tonerdispersion besprüht. Dabei wird ein Überzug 19, beispielsweise aus Polyvinylchlorid (F i g. 2) auf der Oberfläche der oberen Einführwalze 5 mit einem gleichmäßigen Flüssigkeitsfilm überzogen, der auf die das Ladungsbild tragende Aufzeichnungsschicht 31 des Kopiermaterials 13 übertragen wird. Sobald die Vorderkante des; Kopiermaterials 13 die Verteilerwalze 7 erreicht setzt sich diese infolge der Reibung zwischen dem Kopiermaterial 13 und der porösen Oberfläche 12 in Bewegung und rollt über die gesamte Oberfläche des Kopiermaterials 13 ab, wodurch die Tonerdispersion gleichmäßig auf alle B.idstellen des elektrostatischen Ladungsbildes verteilt wird. Entsprechend der elektrostatischen Ladungsdichte an den einzelnen Bildstellen des latenten Ladungsbildes wird eine größere oder kleinere Menge an Toner aus der Tonerdispersion elektrostatisch angezogen und auf die Bildstellen niedergeschlagen. Das Kopiermaterial 13 wird beim Weitertransport von den Abquetschwalzen 8 und 9 erfaßt und auf die Ausgabefläche 4 befördert. Der Spalt zwischen den Abquetschwalzen 8 und 9 ist verstellbar und wird so eingestellt, daß der Anteil an überstehender Tonerdispersion bzw. DisDergierflüssigkeit abgequetscht wird und das Kopiermateria! dadurch die Entwicklungsvorrichtung 1 in nahezu trockenem Zustand verläßt Die Oberflächen der oberen Einführwalze 5 und der oberen Abquetschwalze 8 bestehen vorteilhafterweise aus keramischem Material, während die untere Einführwalze 6 und die untere Abquetschwalze 9 je einen elastischen Überzug 14 bzw. 15 tragen.

Die überschüssige Tonerdispersion läuft in eine Auffangwanne 11, die sich über den gesamten Entwicklungsbereich zwischen den Einführwalzen 5 und 6 und den Abquetschwalzen 8 und 9 erstreckt. Zwischen der oberen Einführwalze 5 und der Verteilerwalze 7 ist eine Ansaugleitung 20 vorgesehen, deren offenes Ende in der Auffangwanne 11 mündet und die an einer Pumpe 21 angeschlossen ist. Von der Pumpe 21 führt eine erste Förderleilune 32 zu dem ersten SDrührohr 10 und eine

zweite förderleitung 33 zu einem zweiten Sprührohr 22, das oberhalb der Vertrilerwalze 7 angeordnet ist. Das zweite Sprührohr 22 ermöglicht ein Absprühen des auf der Oberfläche der Verteilsrwalze 7 infolge der elektrostatischen Aufladung beim Anlegen der Gleichspannung haftenden Toners 27.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der beiden Sprührohre 10, 22 dargestellt. Jedes der Sprührohre enthält Düsenreihen 17,18, die symmetrisch zur vertikalen Mittellinie des Sprührohrs in dessen Rohrmantel 16 angeordnet sind. Die Düsenreihen 17,18 sind jeweils auf dem Rohrumfang in einem Winkel zwischen 5 bis 15° zur Mittelsenkrechten vorgesehen, wobei durch diese Winkelanordnung eine besonders gleichmäßige Verteilung des FlUssigkeitsfilms auf den Oberflächen 12 und 19 der Verteilerwalze 7 bzw. der oberen Einführwalze 5 erhalten wird. Bei dieser Ausführungsform weist die obere Einführwalze 5 im Gegensatz zu der Ausführunesform nach F i g. I einen elastischen Überzug 19 auf.

Eine mögliche Wirkungsweise der an die Verteilerwalze 7 angelegten Gleichspannung in bezug auf die einwandfreie Entwicklung dünner weißer Linien innerhalb größerer Schwarzflächen wird anhand von F i g. 3 erörtert, die in vergrößerter Schnittansicht einen Ausschnitt aus dem Kopiermaterial 13 und der Verteilerwalze 7 zeigt. Es wird davon ausgegangen, daß der Toner 27 eine elektrostatische Ladung negativer Polarität trägt und daß die Ladungsverteilung auf der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 31 derart ist, daß die nicht belichteten Bildstellen, bzw. die Schwarzflächen positive Ladung besitzen. Die Trägerschicht 30 ist geerdet und weist an ihrer Oberseite entsprechend negative Ladung auf. Zwischen den beiden dargestellten Schwarzflächen a befindet sich eine dünne weiße Linie b. Der elektrostatische Feldverlauf des zwischen der Oberseite der Aufzeichnungsschicht 31 und der Oberseite der Trägerschicht 30 gebildeten Plattenkondcnsators ist überwiegend homogen, wie dies durch die geraden Feldlinien 28 angedeutet ist. Nur im Randbereich zwischen den Schwarzflächen a und der dünnen weißen Linie b bestehen starke elektrische Streufelder, die durch die gekrümmten Feldlinien 29 dargestellt sind. Durch diese Streufeldlinien, nämlich den gekrümmten Feldlinien 29, wirkt auf den negativ geladenen Toner 27 eine elektrostatische Kraft, so daß sich die Tonerpartikel längs dem Verlauf der gekrümmten Feldlinien 29 und somit auch im Bereich der Weißfläche b einer dünnen weißen Linie niederschlagen, wodurch es zu dem unerwünschten Zuschwemmen derselben mit Toner kommt. Bei breiteren weißen Linien fällt dieser Effekt nicht ins Gewicht, da dann die räumliche Ausdehnung des Streufeld« im Vergleich zur Breitenabmessung der Weißfläche b vernachlässigbar ist.

") Wird an die Verlcilcrwal/.e 7 eine Gleichspannung angelegt, die die gleiche Polarität wie das elektrostatische Ladungsbild auf der Oberseite der Aufzeichnungsschicht 28 besitzt, wobei die Höhe dieser angelegter Spannung zumindestens so groß ist wie das Potential an

in den Bildstellen der Weißflächen b, so entsteht an diesen Stellen ein feldfreier Raum bzw. eine Umkehrung de? elektrischen Feldes im Zwischenraum zwischen der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 31 und dct Oberfläche 12 der Verteilerwalze 7. Die Inhomogcnitäl

i'> des Feldverlaufs im Übergangsbereich zwischen der Schwarzflächen a und der Weißfläche b wird weitgehend kompensiert bzw. aufgehoben, wobei durch die voranstehend erwähnte Umkehrung des elektrischen Feldes auch Tonerteilchen zur Oberfläche 12 dei

>o Verteilerwalze 7 hingezogen werden. Dadurch bleiber während des Entwicklungsvorgangs die Bildsteller einer dünnen weißen Linie innerhalb einer größerer Schwarzfläche frei von Toner und sind nach dei Entwicklung deutlich sichtbar.

r> Die Höhe der angelegten Spannung kann zwischcr 1 Volt und 600 Volt liegen, bevorzugt wird ein Wen zwischen 20 Volt und 350 Volt. Selbstverständlich sine je nach Beschaffenheit des Kopiermaterials, der Höht der Aufladung und der Größe der Entladung bein

ι» Belichten auch andere Werte als die angegebener Spannungen anwendbar.

An den Bildstellen der Schwarzflächen b beträgt die Aufladungsspannung im allgemeinen — je nach dei Beschaffenheil der Aufzeichnungsschicht 31 — mehrere

{·"> hundert Volt. Hier schlägt sich zwar der Toner 2/ infolge des Umkehreffekts durch die angelegte Gleich spannung an die Verteilcrwalze 7 mit etwas geringerei Dichte als bei geerdeter Verteilcrwalze 7 auf dprr latenten Ladungsbild nieder, jedoch reirht die erziehe

4» Schwärzung vollständig aus. Maßgebend für die Dichte des Tonerniederschiags ist die Spannungsdifferenz zwischen der Aufladungshöhc der Aufzeichnung* schicht 31 an den Bildstellen einer Schwarzfläche a unc der Aufladungshöhe der an die Verteilerwalze /

·*"> angelegten Spannung.

In bevorzugter Weise wird der an der Oberfläche Ii der Verteilerwalze 7 abgeschiedene Toner 27 durc'r Besprühen mit der Tonerdispersion abgespült unc gelangt in die Auffangwanne 11. um wiederverwendel

i'i zu werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung aaim Entwickeln eines eWotrostatischeii Ladungsbildes auf einem ejektrofotografisc&em Kopiermaterial, mit einem Einlaufwalzenpaar ZQiQ Aufbringen einer Tonerdispersion mit entgegengesetzt zur Polarität des Ladungsbildes geladeeen Tonerteilchen auf das Kopiermaterial, mit einer Verteälerwatze zum gleichmäßige» Verlöten der Tonerdisperäon auf dem Lidungsbild mit einem Walzenkern ans Metall and einer ans weichem, porösem, nicht leitendem Material besiebenden Oberfläche, die mrt dem Kopiermaterial während dessen Durchgang durch die EntwicHwngszone in Kontakt steht, und mit einem Abqnetsdrwalzenpaar zum Entfernen der nicht verbrauchten TonerdSspersion, die in einer Auffangwanne gesammelt und zu dem Einlaufwaizenpaar zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Meiaflkern (23) der Verteilerwalze (7) an eine regelbare (24), ΰϊε das gleiche Vorzeichen

wie das Ladungsbild aufweist angeschlossen ist und durch eine Einrichtung zum Aufsprühen von Tonerdispersion auf die Oberfläche (12) der Verteilerwalze (7).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aufsprühen der Tonerdispersion aus einem oberhalb der Verteilerwalze (7) angebrachten Sprührohrs (22) besteht, das Düsenreihen (17, 18) enthält, die symmetrisch zur vertikalen Mittellinie des Sprührohrs (22) in dessen Rohrmantel (16) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spnih/ohr/22) über eine Leitung (33) an eine Pumpe (21) angeschlossen ist, von der eine Ansaugleitung (20) zu der Auffangwanne (11) für die überschüssige Tonerdispersion führt, und daß eine weitere Leitung (32) von der Pumpe (21) zu einem weiteren Sprührohr (10), das sich oberhalb der oberen Einlaufwalze (5) befindet, verläuft

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Verteilerwalze (7) angelegte Spannung zumindest so groß wie die Aufladungshöhe an den Bildstellen einer Weißfläche des Ladungsbildes und nicht größer als die Aufladungshöhe an den Bildstellen einer Volltonfläche des Ladungsbildes ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Verteilerwalze (7) angelegte Spannung zwischen 1 Volt und 600 Volt, insbesondere zwischen 20 Volt und 350 Volt, beträgt.