DE2552581A1 - Entwicklungsstation eines elektrophotographischen geraetes - Google Patents

Description

Entwicklungs Station eines elektrophotographischen Gerätes

Die Erfindung betrifft die Entwicklungs station eines elektrophotographischen ·

i Gerätes, das einen umlaufenden Zwischenbildträger für zu entwickelnde I

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elektrostatische Ladungsbilder mit mindestens einer Diskontinuität des j

bild . I

Zwischenträgers aufweist, wobei in der Entwicklungs station eine an eine

Vor spannungs quelle anschließbare und als Entwicklungselektrode wirksame .

i Elektrode vorhanden ist.

Gemäss der Erfindung ist diese Entwicklungs station dadurch gekennzeichnet,
dass von der jeweiligen Lage des Zwischenbildträgers abhängige Schaltmittel vorgesehen sind, welche die an der genannten Entwicklungselektrode angelegte Vorspannung immer dann reduzieren, wenn eine Diskontinuität die ;

Entwicklungs station passiert.

Die Erfindung fällt in das Gebiet der Elektrophotographie und betrifft insbesondere Mittel, um das Austragen von Trägerpartikeln einer Entwicklermischung durch eine Kopiertrommel , welche eine Diskontinuität wie beispielsweise eine Schlitzabdeckung enthält, zu verhindern oder mindestens zu reduzieren.

Bei einem elektrophotographischen oder elektrostatischen Druckverfahren wird ein Photoleiter, der ein latentes elektrostatisches Bild trägt, durch Anwendung einer Entwicklermischung entwickelt, welche elektroskopischen Toner enthält, der elektrostatisch an Trägerpartikel gebunden ist. Die Entwicklung s station enthält auch Einrichtungen, um den Toner und den Träger meclianisch durchzumischen und durch Reibungselektrizität die Bestandteile des Entwicklergemisches gegenseitig aufzuladen.

Eine Ausführungsform eines Photoleiters besteht aus einer flexiblen Bahn, die von dem steifen Mantel der Kopiertrommel getragen wird. Dieser Photoleiter ist als Band auf zwei Rollen gespeichert, welche sich im Inneren der Kopiertrommel befinden. Der Teil des Photoleiters zwischen der Abwickelrolle und der Aufwickelrolle umspannt einmal den Mantel der Kopiertrommel, und dieses

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Teilstück ist aktiv am elektrophotogra phi sehen Prozess beteiligt. Um im Gebrauch dieses aktive Teilstück auszuwechseln wird eine entsprechende Länge des Photoleiters von der Abwickelrolle abgespult und das verbrauchte Teilstück von der Aufwickelrolle aufgenommen. Der Mantel der Kopiertrommel enthält eine parallel zur Achse verlaufende Oeffnung oder einen Schlitz, wo der Photoleiter austritt und nach einer Umschlingung wieder in das Innere der Kopiertrommel eintritt. Dieser Schlitz wird durch eine streifenförmige Abdichtung geschlossen, um zu verhindern, dass Entwicklermischung, d.h.

Toner und Träger, in das Innere der Trommel eindringen kann (vgl. dazu DT-AS 2 001 550).

Während diese Abdichtung im allgemeinen ihren Zweck befriedigend erfüllt, werden jedoch gelegentlich durch diese Diskontinuität der Trommeloberfläcnc sich dort ansammelnde Trägerpartikel aus der Entwicklungsstation des elektrophotographischen Gerätes verschleppt und ausgetragen. Die Massnahmen nach der Erfindung verbessern diesen Zustand erheblich. Insbesondere bezweckt die Erfindung, die Vorspannung an der Entwicklungselektrode in der Entwicklungsstation zu ändern, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das die elektrische Anziehungskraft herabsetzt, mit welcher der Träger der Schutzabdeckung dargeboten wird , während sich diese Schlitzabdeckung innerhalb der Entwicklungsstation befindet.

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Im Stande der Technik sind verschiedene Gründe dafür bekannt, die Vorspannung in einer Entwicklungseinrichtung zu ändern. In einem Falle wird beispielsweise das elektrische Feld zwischen einem Photoleiter.auf einer Papierunterlage und einer Magnetbürstenentwicklungseinrichtung in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit des Photoleiters eingestellt, um unerwünschten Toner von den Bildhintergrundbereichen fernzuhaltcn(vgl. dazu US-PS 3 554 161).

Es ist weiter bekannt, dass aufgeladene Tonerteilchen durch Umkehrung der Vorspannung von einer Unterlage auf eine andere hin übertragen werden können. Beispielsweise kann der durch eine Reinigungseinrichtung gesammelte Toner durch Umkehrung der Vorspannung auf eine gerippte Platte auf der Kopiertrommel übertragen werden, wenn diese die Reinigungseinrichtung

passiert, so dass letztere ihrerseits gereinigt wird(vgl. dazu DT-PS 2 262 027).

Auch ist es bekannt, die Vorspannung einer Entwicklungseinrichtung selektiv zu ändern, um den Phctoloiter selektiv zu entwickeln oder zu reinigen, (vgl. dazu DT-PS 2 157 699)

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft eine Magnetbürstenentwicklungseinrichtung und die Massnahme, die Vorspannung der Magnetbürste zu ändern bzw. herabzusetzen in den Augenblicken, wenn eine Diskontinuität des Zwischenbildträgers die Entwicklungsstation durch-

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läuft, um auf diese Weise die Anzahl von Trägerpartikeln herabzusetzen, welche durch die Schlitzabdeckung aus der Entwicklungsstation ausgetragen werden könnten.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel der Magnetbürstenentwicklungseinrichtung beschränkt, sondern sie kann in jeder Entwicklungsstation nützlich verwendet werden, welche eine Entwicklungselektrode oder ein ähnlich wirksames Aequivalent besitzt.

Die Magnetbürstenentwicklungseinrichtung mag beispielsweise verwendet werden, um auf das negativ geladene latente Bild auf dem Photoleiter positiv geladenen Toner von negativ geladenen Trägerpartikeln aufzutragen. So wird der Toner auf das latente Ladungsbild elektrostatisch aufgetragen, um ein entwickeltes sichtbares Bild zu bilden. Die Diskontinuität auf der Trommeloberfläche, wo die Bahn des Photoleiters aus dem Innern der Trommel aus- bzw. eintritt, kann negativ geladene Trägerteilchen aufnehmen. Die Magnetbürste wird negativ vorgespannt, um als Entwicklungselektrode zu wirken, wenn der Photoleiter die Entwicklungsstation durchlauft.Sie wird weniger negativ vorgespannt so dass ihre relative Spannung gegenüber der Trommel zu Null oder gar positiv wird, wenn die Abdichtung die Magnetbürste passiert, um so die anziehenden Kräfte herabzusetzen, mit denen die negativen Träger-

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teilchen der Schlitzabdeckung dargeboten werden.

Ein Ausführungsbeispiel der eingangs definierten Erfindung wird im folgenden mit Hilfe der Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 Ist eine schematische Darstellung der Seitenansicht eines

elektrophotographischen Gerätes, in welchem die Erfindung zur Verwendung kommt.

Fig. 2 Ist eine perspektivische Darstellung eines Endes der Kopier-

trammel,. welche die Art der Zuführung des Photoleiters und die Schutzabdeckung erkennen lässt.

Fig. 3 Ist eine schematische Darstellung einer Magnetbürstenent-

wicklungseinrichtung mit Schaltmitteln, um die Vorspannung der Magnetbürste von einer negativen Spannung auf Null herabzusetzen, wenn die Diskontinuität der Schlitzabdeckung die Entwicklungsstation durchläuft.

Fig. I ist eine schematische Seitenansicht eines elektrophotographischen Kopie ι gerätes, das die Erfindung verwendet. Die in der Fig. 1 dargestellte Ausbil-

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dung des Kopiergerätes ist nur ein Beispiel, da die Erfindung in allen möglichen elektrophotographischen Geräten verwendet werden kann. In der Belichtungsstation 10 wird eine in Synchronismus mit der Kopiertrommel bewegte Kopiervorlage 11 streifenweise in der Belichtungsspur 12 auf den Photoleiter 28 abgebildet.

Vorher wurde der Photoleiter bei der Lade Station 13 gleichmässig elektrostatisch aufgeladen. Diese Ladung sei beispielsweise negativ und betrage etwa ■800 Volt. In der Belichtungsspur 12 wird die Ladung der Hintergrundbereiche auf etwa -100 bis -200 Volt herabgesetzt , wo hingegen das latente elektrostatische Bild auf derrj Photoleiter eine wesentliche höhere negative Spannung hat, die fast die Höhe eier ursprünglichen gleichmässsigen Ladung von -800 Volt erreicht.

Als nächstes wird das latente Ladungsbild in der Entwicklungs station 14 mit einer Entwicklermischung behandelt. Diese besteht aus reibungselektrisch aufgeladenen Trägerteilchen, an deren Oberfläche die wesentlich kleineren Tonerteilchen elektrostatisch anhaften. Der Durchmesser der Tonerteilchen liegt allgemein zwischen 1 und 30 Mikron, während die Trägerteilchen einen mittleren Durchmesser von etwa 50 bis 1000 Mikron besitzen. Da bei dem beschriebenen Beispiel das elektrostatische Bild aus negativen Ladungen be-

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steht, sind die Trägerteilchen ebenfalls negativ und die Tonerteilchen positiv aufgeladen. In der Entwicklungsstation wird die Oberfläche des Photoleiters mit Entwicklermischung so in Berührung gebracht, dass Toner von den Trägerteilchen freigegeben wird und auf dem Photoleiter abgelagert, um dort ein sichtbares Bild, dessen Konturen mit dem latenten Ladungsbild übereinstimmen, zu bilden.

Als nächstes durchläuft der mit Toner entwickelte Photoleiter die Bildübertragungsstation 15, wo der grösste Anteil des Toners elektrostatisch auf ein Papierblatt übertragen wird, das mittels der Schneideeinrichtung 17 von der Papiervorratrolle 16 abgetrennt wurde. Das mit dem Tonerbild versehene Papierblatt 18 läuft zu der Fixierstation 19, wo der Toner auf dem Papier fixiert wird, und anschliessend wird die fertige Kopie ins Ausgabefach 20 abgelegt.

Nachdem der Photoleiter den Bereich der Bildübertragungsstation 15 verlassen hat, werden der Photoleiter und die restlichen verbliebenen Tonerteilchen darauf einer positiven Aufladung bei der Vorreinigungs-Coronaeinrichtung unterworfen. In der Bürsten-Reinigungsstation 22 wird anschliessend der restliche Toner von dem Photoleiter entfernt.

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Bei dem in der Figur dargestellten Gerät besteht der Photoleiter aus einem flexiblen Band, das durch die steife Oberfläche der Kopiertrommel getragen wird. Die Bahn des Photoleiters ist auf der Vorratrolle 23 gespeichert. Von der Vorratrolle 23 wird der Photoleiter abgewickelt, durchläuft den Schlitz 24 von innen nach aussen, umschlingt den grössten Teil des Umfangs der Kopiertrommel und geht durch den Schlitz zurück zur Aufwickelrolle 25 im Innern der Trommel. Das Teilstück des Photoleiters zwischen den beiden Rollen, welches die Trommel umspannt, ist aktiv am elektrophotographischen Prozess beteiligt. Um diesen aktiven Bereich auszuwechseln, wird eine entsprechende Länge des Photoleiters von der Vorratrolle zur Aufwickelrolle umgespult. Der Zusammenhang oder die Gleichmässigkeit der Trommeloberfläche wird durch die in axialer Richtung verlaufende Oeffnung oder den Schlitz 24 unterbrochen, wo der Photoleiter aus dem Inneren der Trommel hervortritt und nach der Umschlingung der Trommel wieder eintritt. Dieser Schlitz wird durch ein abdichtendes Glied geschlossen, um zu verhindern, dass Entwicklermischung in das Innere der Trommel eindringen kann.

Die perspektivische Darstellung eines Endes der Trommel in der Fig. 2 lässt die beiden Rollen 23 und 25 sowie den Schlitz 24 erkennen, durch den der Photoleiter 28 geführt ist. Der Schlitz ist abgedichtet durch die Schlitzabdeckung 26. Eine genauere Beschreibung dieser Einrichtung ist in der US-Pa-

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tentschrift 3.588.242. In der Figur sieht man den metallischen Mantel der Trommel 27, um welchen der flexible Photoleiter 28 gewickelt ist. Diese metallische Unterlage des Photoleiters ist elektrisch geerdet. Die Abdichtung 26 besteht ebenfalls aus elektrisch leitendem Material und ist wie die Trommeloberfläche 27 elektrisch geerdet.

Während das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 nur eine Schlitzabdeckung zeigt, liegt es im Rahmen der Erfindung, auch eine Kopiertrommel zu verwenden, deren Photoleiter auf der Mantelfläche in mehrere Abschnitte unterteilt ist und damit auch mehrere Diskontinuitäten aufweist, wo dann entsprechende Schlitzabdeckungen vorgesehen sind. Eine derartige Kopiertrommel ist beispielsweise im IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN vom September 1972 auf der Seite 1261 dargestellt.

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, dass die Kopiertrommel zu einer Drehung im Uhrzeigersinne durch einen Motor 29 angetrieben wird.. Dieser Motor treibt ausserdem einen Drehgeber 30 als Fühler für die augenblickliche Lage der Kopiertrommel. Der Ausgang 31 des Drehgebers steuert die Vorspannungsquelle 32. Deren Ausgangsleitung 33 ist mit der Entwicklungseinrichtung 14 verbunden, um für den Entwicklungsprozess mittels einer Entwicklungselektrode ein Vorspannungsfeld bereitzustellen und ausserdem, um diese Vorspannung in den

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Zeitpunkten herabzusetzen, wenn ein Schlitz 24 bzw, eine Schlitzabdeckung 26 sich im Bereich der Entwicklungseinrichtung 14 befindet. Der Drehgeber mag beispielsweise aus einer angetriebenen Nockenscheibe bestehen oder aus einem Magnetgeber, der einen Steuerimpuls an die Vorspannungsquelle abgibt, wenn eine Diskontinuität die Entwicklungsstation passiert. Ein derartiger Magnetgeber ist beispielsweise im IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN vom September 1972 auf der Seite 1254 beschrieben.

Die Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Magnetbürstenentwicklungseinrichtung mit Schalteinrichtungen, welche gemäss der Erfindung die an der Magnetbürste anliegende Vorspannung von einem negativen Wert auf praktisch Null herabsetzen, wenn eine Schlitzabdeckung der Kopiertrommel sich im Bereich der Entwicklungseinrichtung befindet. Hier steuert der Drehgeber 30 ein Relais 34, dessen Schaltkontakt 35 sich in der Ausgangsleitung 33 der Vorspannungsquelle 32 befindet. Der negative Anschluss der Vorspannungsquelle 32 wird mittels des Relaiskontaktes 35 über die Bürste 37 und den Schleifring 36 mit dem Körper der Magnetbürste 50 verbunden. Die Magnetbürste 50 konventioneller Bauart enthält einen elektrisch leitenden, nicht magnetischen Metallzylinder, in dessen Inneren Magnete so angeordnet sind, dass sich an seiner Aussenseite sozusagen eine magnetische Bürste entwickelt, deren Borsten aus aneinander haftenden magnetischen Trägerteilchen

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bestehen, die ihrerseits mit Tonerteilchen bedeckt sind. Diese Magnetbürste wird in der Entwicklungszone 38 dem Photoleiter der Kopiertrommel dargeboten. Das Magnetfeld der Magnete innerhalb der Magnetbürste 50 zwingt die magnetischen Trägerteilchen zur Berührung gegen den Photoleiter, wodurch die Tonerteilchen von den Trägerteilchen abgestreift werden und so. elektrostatisch an dem latenten Ladungsbild auf dem Photoleiter anhaften können. Mit Toner angereicherter Träger wird durch die Fördereinrichtung aus dem Sumpf 39 nach oben befördert und auf die Oberseite der Magnetbürste 50 abgelagert. Im Gebiet 41 kehrt an Toner verarmter ,Träger zu dem Sumpf am Boden der Entwicklungseinrichtung zurück, wo er durch ein Rührwerk 42 mit frischem Toner vermischt wird. Eine Ausgebe vorrichtung 43 ist vorgesehen, um frischen Toner der Entwicklermischung zuzuführen.

Die von der Vorspannungsquelle 32 der Magnetbürste 50 zugeführte negative Vorspannung liegt beispielsweise im Bereich von etwa -300 bis -375 Volt. Weil die Hintergrundgebiete auf den Photoleiter im Bereich von etwa -100 bis -200 Volt aufgeladen werden, verhindert der Entwicklungselektrodeneffekt der Magnetbürste 5 0 die Ablagerung von positiven Tonerteilchen auf den Hintergrundgebietendes Photoleiters. Die positiv geladenen Tonerteilchen werden nämlich einem zurücktreibenden Feld unterworfen, was danach tendiert, den Toner von den Hintergrundbereichen abzustossen. Das elektrische

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Feld wirkt jedoch in der anderen Richtung in den Bildbereichen des Photoleiters wo das latente elektrostatische Bild aus Ladungen von etwa -800 Volt besteht und deshalb der Toner danach tendiert, an diesen Bildbereichen des Photoleiters anzuhaften.

Wenn eine Schlitzabdeckung 26 die Entwicklungszone 38 erreicht, werden die durch das Magnetfeld der Magnetbürste borstenartig aufgerichteten Trägerpartikeln damit in Berührung gebracht. Infolgedessen streben solche Trägerpartikeln danach, mechanisch an dieser Diskontinuität der Oberfläche der Kopiertrommel anzuhaften. Um das Austragen von Entwicklermischung nach Möglichkeit herabzusetzen, sobald die Schlitzabdeckung die Stelle 45 der Entwicklungseinrichtung 14 verlässt, bewirkt der Drehgeber 30 das Umschalten des Relaiskontaktes 35 in die gestrichelte Lage 46. Daraufhin wird die der Magnetbürste 50 zugeführte Vorspannung herabgesetzt. Weil vorher die negative Ladung des Trägers und dieiangelegte negative Vorspannung an der Magnetbürste 50 ein Feld lieferten, das die Kraft verstärkte, mit der die Entwicklermischung gegen die Trommeloberfläche beschleunigt wurde, bewirkt nun das Oeffnen des Relaiskontaktes 35 das Herabsetzen der Kraft, mit der Trägerpartikel in die Diskontinuität der Kopiertrommel gepackt werden können. Es bleibt nur die magnetische Feldstärke der Magnetbürste übrig. Als Ergebnis wird deshalb das Verschleppen von Träger, wenn die Schlitzab-

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deckung 26 die Entwickiungseinrichtung 14 an der Stelle 45 verlässt, erheblich herabgesetzt. .. ■·. .·-...-

Die Arbeitsweise des Drehgebers 30 ist so, dass der Relaiskantakt 35 nur in solchen Zeitpunkten umschaltet, wenn die Schutzabdeckung 26 sich innerhalb der Entwicklungseinrichtung 14, insbesondere innerhalb der Entwicklung s zone 38 befindet.

Die Fig. 3 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel einer Magnetbürstenentwicklung seinrichtung. Andere Ausführungsformen können ebenfalls verwendet werden, wie beispielsweise die im IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN vom September 1972 auf den. Seiten 1251 und 1252 dargestellten Einrichtungen.

Ausserdem kann die Anordnung nach der Fig. 3 auch so abgeändert werden, dass der Relaiskantakt in seiner gestrichelten Lage 46 nicht nur die negative Vorspannung afesefcsltet, sondern auch eine nun positive Vorspannung an die Magnetbürste 5>Q anlegt. Diese positive Spannung muss jedoch in ihrer Höhe begrenzt sein... Denn während eine positive Spannung danach strebt, den negativ geladenen; Träger aus den Vertiefungen im Bereich der Schutzabdeckung anzuziehen, stellt die gleiche positive Spannung aber auch ein Feld bereit, das bewirkt,, dass der positiv geladene Toner sich auf den Photoleiter im, Be-

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reich um die Schlitzabdeckung 26 herum ablagert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde durch das Oeffnen des Relaiskontaktes 35 die Vorspannung an der Magnetbürste 50 auf einen Wert von etwa -115 Volt herabgesetzt. Ein weiteres Herabsetzen dieser Spannung auf Null oder auf einen positiven Wert kann auch übermässige Tonerablagerung in diesem Gebiet der Kopiertrommel bewirken, was seinerseits zur Vergeudung von Toner und einer möglichen Ueberlastung der Reinigungs station führen kann.

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Claims (4)

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1. y Entwicklungsstation eines elektrophotographischen Gerätes, das einen

umlaufenden Zwischenbildträger für zu entwickelnde elektrostatische Ladungsbilder mit mindestens einer Diskontinuität des Zwischenbildträgers aufweist, wobei in der Entwicklungs station eine an eine Vorspannungsquelle ans chliess bare und als Entwicklungselektrode wirksame Elektrode vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass von der jeweiligen Lage des Zwischenbildträgers (28) abhängige Schaltmittel (30, 34, 35) vorgesehen sind, welche die an der genannten Entwicklungselektrode (50) angelegte Vorspannung immer dann reduzieren,

wenn eine Diskontinuität (26) die Entwicklungs station (14) passiert,

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrophotographische Gerät eine umlaufende Kopiertrommel (27) aufweist mit einem flexiblen, bahnförmigen Photoleiter (28), dessen in Gebrauch befindlicher Abschnitt von einem quer verlaufenden Schlit2 (24) aus den Umfang des Trommelmantels einmal umschlingt und dessen Rest auf Wickelrollen (23, 25) im Innern der Trommel aufbewahrt ist, und dass die genannte Diskontinuität dieser Schlitz (24) bzw. seine Schlitzabdeckung (26) ist, deren Durchgang durch eine Entwicklungseinrichtung (14) die genannten Schaltmittel ansprechen lässt,

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwicklungs station eine Magnetbürste (50) enthält, die an eine Vorspannungsquelle (32) angeschlossen ist.

4. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einer Kopiertrommel gekuppelter Drehgeber (30) vorgesehen ist, der ein Relais (34) aktiviert, dessen Relaiskontakt (35) in einer Aus gangs leitung (33) einer Vorspannungsquelle (32) liegt.

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