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Elektrophotographisches Verfahren und Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Verfahren und
eine elektrophotographische Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und betrifft
insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung, um eine Verunreinigung bzw. Verschmutzung
einer Entwicklungselektrode einer elektrophotographischen Einrichtung zu verhindern.
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In einer elektrophotographischen Einrichtung mit Natentwicklung, bei
welcher eine flüssige Entwicklerlösung Tonerpartikel
enthält, ist
es im allgemeinen üblich, eine Entwicklungselektrode nahe bei einem photoleitenden
Teil, beispielsweise einer Trommel oder einem Zylinder vorzusehen. Die Entwicklungselektrode
dient beispielsweise dazu, die Randeffekte zu vermindern, den Schwärzungsgrad der
Abbildung bzw. der Kopie einzustellen und um ein Verschmieren der Hintergrundbereiche
auf den Kopien zu verhindern. Um ein Verschmieren der Hintergrundbereiche zu verhindern,
wird an die Entwicklungselektrode eine Spannung angelegt, welche etwas höher als
die Spannung der Hintergrundbereiche des elektrostatischen Bildes auf der Trommel
ist. Dadurch werden die Tonerpartikel zu der Entwicklungselektrode und nicht zu
der Trommel hin gezogen. Die Vorspannung kann erhöht werden, wenn die Trommel alt
wird, sich das optische System verschlechtert u.a.1 um die Hintergrundbereiche sauber
zu halten.
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Da die Tonerpartikel eine Polarität haben, welche der der Ladung auf
der Trommel entgegengesetzt ist, muß die Vorspannung an der Entwicklungselektrode
dieselbe Polarität wie die Ladung auf der Trommel haben. In einer elektrophotographischen
Einrichtung wird jedoch nicht der ganze Flächenbereich der Trommel zum Abbilden
verwendet, und infolgedessen weist die Trommel auch einen bildfreien Flächenbereich
auf. Wenn der bildfreie Flächenbereich nicht geladen it, werden Tonerpartikel während
der Zeit, während welcher der bildfreie Bereich der Trommel bei der Entwicklungselektrode
(bzw. dieser gegenüber) liegt zu der Entwicklungselektrode hin gezogen. Diese Tonerpartikel
sammeln
sich im allgemeinen auf der Entwicklungselektrode und verunreinigen oder verschmutzen
sie. Durch die Ladung der Tonerpartikel wird dann die Ladung auf der Entwicklungselektrode
teilweise neutralisiert bzw. aufgehoben, so daß die wirksame Vorspannung der Entwicklungselektrode
unter die Spannung der Hintergrundbereiche auf der Trommel abnimmt. Die Folge hiervon
ist, daß die Hintergrundbereiche verschmieren, da Tonergartikel an ihnen haften.
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Bei einem bekannten Verfahren zum Entfernen der angesammelten Tonerpartikel
von der Entwicklungselektrode wird an diese eine Spannung derselben Polarität wie
die der Tonerpartikel angelegt, wenn der bildfreie Bereich der Trommel bei E wicklungselektrode
bzw. dieser gegenüber liegt. Infolge der elektrostatischen Abstoßung werden dann
die Tonerpartikel von der Entwicklungselektrode weggedrängt. Wenn diese Spannung
nicht an die Entwicklungselektrode angelegt ist, was immer dann der Fall ist, wenn
sich der Bildbereich der Trommel bei der Entwicklungselektrode befindet bzw. dieser
gegenüber liegt, werden die Tonerpartikel an die Entwicklungselektrode gezogen,
wodurch sie verschmutzt und verunreinigt wird.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren wird der bildfreie Bereich der
Trommel auf eine Spannung geladen, welche höher als die an die Entwicklungselektrode
angelegte Spannung ist, um die sich gesammelt habenden Tonerpartikel von der Entwicklungselektrode
anzuziehen. Hierbei hat sich jedoch herausgestellt,
daß die Ladespannung
des bild freien Bereichs ziemlich hoch sein muß, um die Tonerpartikel wirksam von
n der Entwicklungselektrode zu entfernen. Durch diese hohe Spannung werden jedoch
auch eine große Anzahl freier Tonerpartikel, welche in der Entwicklerflüssigkeit
schweben, an die photoleitende Trommel gezogen. EsiStdaher eine Reinigungseinrichtung
vorgesehen, um alle Tonerpartikel von der Trommel zu entfernen, und zwar einschließlich
der sich gesammelt habenden Tonerpartikel von der Entwicklungselektrode und der
freien Tonerpartikel, die aus der Entwicklerflüssigkeit angezogen worden sind.
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Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine große Menge Tonerpartikel
aus dem Flüssigentwickler bei der Entfernung der sich angesammelt habenden Tonerpartikel
von der Entwicklungselektrode mit entfernt wird, wodurch viel Toner ungenutzt verschwendet
wird und verlorengeht. Toner, welcher einmal bei einer Entwicklung verwendet worden
ist, eignet sich im allgemeinen nicht mehr für eine Wiederverwendung, obwohl kleine
Mengen von der Reinigungseinrichtung aus wieder zurückgeleitet werden können, ohne
daß dadurch die Bildqualität der Kopien nennenswert verschlechtert wird. Bei dem
vorbeschriebenen, bekannten Verfahren wird jedoch die zurückgeführte Tonermenge
sehr groß und führt dadurch zu Fehlern bei der optischen Bemessung bzw. Beurteilung
der Tonerkonzentration.
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Die Erfindung soll daher ein Verfahren schaffen, bei welchem eine
Entwicklungselektrode einer elektrophotographischen Einrichtung
frei
von einer Verschmutzung oder Verunreinigung durch Tonerpartikel gehalten ist, um
dadurch alle vorbeschriebenen Nachteile der bekannten Einrichtungen zu überwinden.
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Ferner soll die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens schaffen. Darüber hinaus soll die Erfindung ein Verfahren schaffen, bei
welchem verhindert ist, daß Tonerpartikel an eine Entwicklungselektrode gezogen
werden, wenn ein bildfreier Teil oder Bereich einer photoleitenden Trommel an der
Entwicklungselektrode anliegt.
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Ferner soll gemäß der Erfindung ein Verfahren geschaffen werden, um
eine Entwicklungselektrode frei von Verunreinigung oder Verschmutzung zu halten,
indem die Entwicklungselektrode geerdet wird, wenn ein bildfreier Teil oder Bereich
der photoleitenden Trommel anliegt. Schließlich soll die Erfindung ein Verfahren
schaffen, um eine Entwicklungselektrode frei von Verunreinigungen oder Verschmutzung
zu halten, indem ein bildfreier Bereich der photoleitenden Trommel auf eine Spannung
geladen wird, welche im wesentlichen gleich der Spannung eines Hintergrundbereichs
eines Bildbereichs auf der Trommel ist, und gleichzeitig die Entwicklungselektrode
geerdet wird, so daß Tonerpartikel von der Entwicklungselektrode entfernt werden.
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Gemäß der Erfindung ist also eine photoleitende Trommel mit einem
Bildteil oder -bereich und einem bildfreien Teil oder Bereich vorgesehen. Gemäß
der Erfindung wird dann eine Vorspannung an eine Entwicklungselektrode angelegt,
wenn ihr der
Bildbereich der Trommel gegenüber liegt bzw. an ihr
anliegt.
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Die Entwicklungselektrode wird jedoch geerdet, wenn ihr der bildfreie
Bereich oder Teil der Trommel gegenüber liegt bzw.
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an ihr anliegt, um dadurch zu verhindern, daß Tonerpartikel angezogen
werden, die sich auf der Entwicklungselaktrode sammeln und sie verschmutzen. Ferner
wird eine niedrige Spannung an den bildfreien-Teil oder Bereich der Trommel angelegt,
um Toner von der Entwicklungselektrode zu entfernen, welcher während der Entwicklung
des Bildteils oder -bereichs der Trommel angezogen wurde.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig.1 eine schematische Ansicht einer elektrophotographischen Einrichtung, welche
eine Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der Erfindung aufweist, um eine Entwicklungselektrode
frei von Verschmutzung odnr Verunreinigung zu halten; und Fig.2 ein schematisches
Schaltbild eines elektrischen Steuersystems, das ein Teil der erfindungsgemäßen
Einrichtung ist.
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In Fig.1 weist die elektrophotographische Einrichtung eine photoleitende
Trommel 10 auf, welche einen Bildbereich oder -teil
10a und einen
bildfreien oder zusätzlichen Bereich oder Teil lOb aufweist. Die Trommel 10 ist
entgegen dem Uhrzeigersinn durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung drehbar,
wie durch einen Pfeil angedeutet ist. Eine Koronaladetinrichtung 12 ist am oberen
Teil der Trommel 10 und eine Entwicklungselektro de 14 ist an und unter der Trommel
10 angeordnet. Unter der Entwicklungselektrode 14 ist ein Behälter 16 vorgesehen,
welcher mit einer flüssigen Entwicklerlösung gefüllt ist, die Tonerpartikel enthält.
Die Entwicklungselektrode 14 wirkt als eine Art Trog oder Schale für die Entwicklerflüssigkeit,
welche in den Zwischenraum zwischen die Entwicklungselektrode 14 und die Trommel
10 mittels einer nicht dargestellten Pumpe gepumpt wird. Der untere Teil der Trommel
10 wird dadurch an der Entwicklungselektrode 14 in die Entwicklungsflüssigkeit eingetaucht.
Mittels einer Zuführrolle 18 wird ein Kopierblatt 20 zu der Trommel 10 hin befördert
und an dieser unter Druck in Anlage gehalten.
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Eine Reinigungsbürste 22 liegt am oberen Teil der Trommel 10 an und
entfernt von dieser den restlichen Toner. Die Bürste 22 kann so ausgebildet sein,
daß der entfernte Toner zu dem Behälter 16 zurückgeleitet wird, obwohl die Rückleitung
nicht dargestellt ist. Eine Lichtquelle 24 ist zwischen der Bürste 22 und der Ladeeinrichtung
12 vorgesehen. Das Licht von der Lichtquelle 24 wird über Umlenkbleche 26 und 28
auf die Trommel 10 gerichtet. Am unteren Ende des Umlenkblechs 28 ist eine Blende
30 drehbar gehaltert. Die rechte Fläche (bei Draufsicht auf
Fig.1)
der Blende 30 ist versilbert bzw. verspiegelt und bildet dadurch Linien ebenen Spiegel
30a. Mittels eines elektrisch erregbaren Drehsolenoids 32 ist die Blende 30 zwischen
durch ausgezogene und gestrichelte Linien dargestellte Lagen bewegbar.
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Eine lichtdurchlässige bzw. transparente Bühne 34 trägt eine elektrophotographisch
zu kopierende Vorlage 36, welche durch eine graue bzw. farblose Abdeckung 38 in
der richtigen Lage gehalten wird. Ein Abbildungssystem zum Projizieren eines Bildes
der Vorlage 36 auf die Trommel 10 weist eine Lichtquelle 40 auf.
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Der Lichtquelle 40 ist ein Reflektor 42 zugeordnet, welcher eine untere
versilberte bzw. verspiegelte Fläche aufweist, die einen ebenen Spiegel 42a darstellt.
An dem Reflektor 42 ist ferner ein Magnet 44 befestigt. Das -auf den Spiegel 42a
auffallende Licht wird über ebene Spiegel 46, 48a und 50 auf die Trommel 10 reflektiert.
Eine starr mit dem Spiegel 48a verbundene Sammellinse 48 dient als eine Art Objektiv,zum
Fokussieren eines Abbildes der Vorlage 36 auf der Trommel 10. Der Reflektor 42,
die Lichtquelle 40, der Magnet 44 und der Spiegel 46 werden zum Abtasten der Vorlage
36 nach links und rechts bewegt, wie durch eine strichpunktierte Linie dargestellt
ist. Ein Zungenschalter 52 zum Erregun und Betätigen des Drehsolenoids 32 (die Schaltung
ist nicht dargestellt) ist an einer der vorderen Kante 36a der Vorlage 36 entsprechenden
Stelle und ein weiterer Zungenschalter 54 ist zwischen dem Schalter 52 und einer
der hinteren Kante 36b der Vorlage 36 entsprechenden Stelle angeordnet.
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Die Entwicklungselektrode 14 ist mit einem Kontaktarm 56a eines Schalters
56 verbunden, von welchem ein fester Kontakt 56b geerdet ist. Ein weiterer fester
Kontakt 56c des Schalters 56 ist mit einer Vorspannung; quelle E verbunden, Erforderlichenfalls
kann die Vorspannungsquelle E entfallen und die Entwicklungselektrode 14 erhält
in bekannter Weise eine Eigenvorspannung von der Trommel 10.
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In Fig.2 weist eine Steuerschaltung für den Schalter 56 den /54 Zungenschalter
auf, welcher in Reihe mit normalerweise geschlossenen Kontakten 60a eines Zeitgebers
60 und einer zwischen eine Spannungsquelle +V und Erde geschaltete Relaisspule 58
geschaltet ist. Eine Diode 62 liegt parallel zu der Relaisspule 58.
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Normalerweise offene, mittels der Relaisspule 58 betätigte Haltekontakte
58a sind parallel zu dem Zungenschalter 54 geschaltet. Der Zeitschalter 60 ist in
Reihe mit normalerweise offenen, durch die Relais spule 58 betätigte Kontakte 58b
zwischen die Spannungsquelle +V und Erde geschaltet. Die Relaisspule 58 betätigt
auch den Schalter 56, wie unten im einzelnen beschrieben wird. Das Drehsolenoid
32 wird mittels einer nicht dargestellten Steuerschaltung erregt und betätigt, welche
im wesentlichen der in Fig.2 dargestellten Schaltung entspricht und welche mittels
des Zungenschalters 52 ausgelöst wird.
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Die grundsätzliche Arbeitsweise der elektrophotographischen Einrichtung
ist die übliche und wird nunmehr beschrieben. Die Trommel 10 und der Reflektor 42
werden synchron angetrieben,
und die Trommel 10 wird mittels der
Ladeeinrichtung 12 geladen.
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Das Drehsolenoid 32 wird betätigt, so daß die Blende 30 sich in der
durch gestrichelte Linien dargestellten Lage befindet.
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Auf diese Weise fällt Licht von der Quelle 24 nur auf den oberen Teil
der Trommmel 10 und wird am unteren Teil durch die Blende 30 gesperrt. Die Trommel
10 und der Reflektor 42 werden so angetrieben, daß wenn ein Bild der vorderen Kante
36a der Vorlage 36 auf der Trommel 10 abgebildet wird, wie durch einen Pfeil 70
dargestellt ist, eine vordere Kante 10c des Bildteils oder -bereichs 1Oa der Trommel
10 sich an der der Spitze des Pfeils 70 gegenüberliegenden Stelle befindet. Bei
einer weiteren Bewegung der Trommel 10 und des Reflektors 42wird die Vorlage 36
in der Weise abgetastet, daß wenn ein Bild der hinteren Kante 36b der Vorlage 36
auf der Trommel 10 abgebildet ist, eine hintere Kante 10d des Bildteils oder -bereichs
10a der Spitze des Pfeils 70 gegenüberliegt. Durch die Abbildung ergibt sich auf
der Trommel 10 der Bildbereich oder -teil lOa, welcher den entsprechenden Bereichen
(Hintergrundbereichen) der Vorlage 36 entspricht, so daß ein elektrostatisches Bild
auf dem Bildteil oder -bereich 10a der Trommel ausgebildet ist.
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Die Kontakte 56a und 56c des Schalters 56 werden so geschaltet, daß
die Vorspannung der Quelle E an die Entwicklungselektrode 14 angelegt wird, wie
weiter unten noch beschrieben wird. Der Bildteil 10a der Trommel 10 durchläuft dann
die Entwicklerflüssigkeit an der Entwicklungselektrode 14, so daß Tonerpartikel
in der Flüssigkeit an die Trommel 10 gezogen werden, um ein Tonerbild
zu
schaffen. Das Tonerbild wird dann mittels der Rolle 16 an das Kopierblatt 20 übertragen
und durch eine nicht dargestellte Fixiereinrichtung auf dem Blatt 20 thermisch fixiert.
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Der restliche Toner auf der Trommel 10 wird mittels der Bürste 22
entfernt und die Trommel 10 wird mittels der Lichtquelle 24 entladen, bevor sie
für einen weiteren Kopiervorgang durch die Ladeeinrichtung 12 wieder geladen wird.
Der bildfreie oder zusätzliche Teil oder Bereich iOh der Trommel 10 wird somit bei
dem normalen Kopiervorgang nicht verwendet.
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Nunmehr wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, mit welchem
eine Verschmutzung oder Verunreinigung der Entwicklungselektrode 14 verhindert ist.
Wenn sich der Reflektor 42 der vorderen Kante 36a der Vorlage 36 nähert, betätigt
der Magnet 44 den Zungenschalter 52 und dadurch das Drehsolenoid 32, das die Blende
30 aus der Bahn des Bildes von dem Spiegel 50 (in die gestrichelt dargestellte Lage)
verschwenkt, so daß die Vorlage 36 auf der Trommel 10 abgebildet wird. Ein nicht
dargestellter Zeitschalter steuert das Drehsolenoid 32 um die Blende 30 in der durch
gestrichelte Linien dargestellten Lage eine Zeit lang zu halten4 die so ausreichend
bemessen ist, daß die hintere Kante lot des Bildbereichs oder -teils 10a auf der
Trommel 10 an der Spitze des Pfeils 70 vorbei bewegt wird (wodurch der Abtast- oder
Abbildungsvorgang beendet ist). Das Drehsolenoid 32 verschwenkt dann die Blende
30 in die durch ausgezogene Linien dargestellt Lage, so daß der Spiegel 30a Licht
von der Lichtquelle 24 zu der Trommel 10 reflektiert. Das Licht von der Quelle
24
fällt hierbei auf den bildfreien oder zusätzlichen Bereich lOb der Trommel 10. Dieses
Licht bewirkt, daß die Trommel leitend wird und die Spannung in dem bildfreien Teil
lOb der Trommel 10 von einer hohen durch die Ladeeinrichtung 12 aufgebrachten Spannung
auf eine Spannung herabgestzt wird, welche etwa gleich der Spannung der Hintergrundbereiche
des elektrostatischen Bildes auf dem Bildteil 10a der Trommel 10 ist.
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Der Zungenschalter 54 ist so angeordnet, daß er von dem Magnet 44
geschlossen wird, wenn die vordere Kante 10c des Bildbereichs 10a auf derTrommel
10 gerade in die Entwicklerflüssigkeit an der Entwicklungselektrode 14 eintritt.
Hierdurch ist dann ein Schaltkreis über die Kontakte 60a und die Relais spule 58
geschaffen, wodurch diese (58) erregt wird. Hierdurch werden dann de Haltekontekte
58a geschlossen, um die Relaisspule 58 erregt zu halten, nachdem der Zungenschalter
54 wieder geöffnet worden ist. Das Relais schließt auch die Kontakte 58b, wodurch
der Zeitschalter 60 betätigt wird, und schaltet den Kontaktarm 56a des Schalters
56 zu dessen festen Kontakt 56c. Dadurch wird die Vorspannung der Quelle E über
den Schalter 56 an die Entwicklungselektrode 14 angelegt. Wenn die Quelle E weggelassen
ist, ist die Entwicklungselektrode 14 erdfrei (sie ist gegenüber Erde isoliert)
und erhält dadurch von der Trommel 10 eine Eigenvorspannung.
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Der Zeitschalter 60 ist auf ein Zeitintervall eingestellt, das ausreicht
bzw. so ausreichend bemessen ist, daß die hintere
Kante lOd des
Bildbereichs 10a auf der Trommel 10 gerade von der Entwicklerflüssigkeit an der
Entwicklungselektrode 14 freigekommen ist. Am Ende dieses Zeitintervalls öffnet
der Zeitschalter 60 sofort die Kontakte 60a, wodurch die Relaisspule 58 entregtwird.
Hierdurch wird derKontaktarm 56a des Schalters 56 zu dem geerdeten festen Kontakt
56b umg schaltet, wodurch die Entwicklungselektrode 14 geerdet wird. Die Entwicklungselektrode
14 bleibt geerdet, so lange der bildfreie Teil 10b der Trommel 10 bei der Entwicklungselektrode
14 bzw. dieser gegenüber liegt, oder bis der Zungenschalter 54 wieder geschlossen
wird.
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Da die Entwicklungselektrode 14 geerdet ist, werden die Tonerpartikel,
welche während der Entwicklung des Bildteils lOa auf der Trommel 10 angezogen worden
sind, nicht mehr länger angezogen. Diese Tonerpartikel werden jedoch an dem bildfreien
Teil lOb der Trommel 10 angezogen, da der bildfreie Teil lOb auf eine Spannung geladen
ist, welche etwa gleich derSpannung der Hintergrundbereiche des elektrostatischen
Bildes auf dem Bildteil 10a der Trommel 10 ist. Die von der Entwicklungselektrode
14 entfernten Tonerpartikel werden dann mittels der Bürste 22 von dem bildfreien
Bereich lOb der Trommel 10 entfernt. Auf /ist diese Weise wirksam verhindert, daß
die Entwicklungselektrode 14 durch eine Ansammlung von Tonerpartikeln verschmutzt
oder verunreinigt wird.
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Die Vorspannung an der Entwicklungselektrode 14, die Spannung
an
den Hintergrundbereichen des elektrostatischen Bildes auf dem Bildteil lOa und die
Spannung an dem bildfreien Teil lOb der Trommel 10 haben alle dieselbe Polarität
und eine Spannung von etwa 200 bis 300 Vä Die Tonerpartikel in der Entwicklerflüssigkeit
haben natürlich die entgegengesetzte Polarität. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform
beträgt die Länge des Bildteils 10a am Umfang der Trommel 10 360mm und die Länge
des bildfreien Teils lOb auf der Trommel 220mm.
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An der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform können natürlich
verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden. Die Trommel 10 kann,
wenn es gefordert wird, beispielsweise durch ein photoleitendes Teil in Form eines
endlosen (nicht dargestellten) Bandes oder durch ein anderes photoleitendes Xil
mit einem Bild- und einem bildfreien Bereich Ferner kann die Blende 30 weggelassen
werden und eine Einrichtung zur Steuerung der Ladeeinrichtung 12 vorgesehen sein,
um den bildfreien Teil 1Ob der Trommel 10 auf etwa 200 bis 300V zu laden, während
der Bildbereich 10a der Trommel 10 auf eine höhere Spannung geladen wird. Ferner
kann auch die Blende 30 und die vorerwähnte Einrichtung weggelassen werden und der
bildfreie Bereich lOb mit einem Bild bzw. einer Abbildung der grauen bzw.
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farblosen Abdeckung 38 bestrahlt werden. ersetzt werden.
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Patentansprüche