DE2552581B2 - Entwicklungsvorrichtung in einem elektrophotographischen Kopiergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung in einem elektrophotographischen Kopiergerät, das eine umlaufende Kopiertrommel aufweist mit einem flexiblen, bahnförmigen Photoleiter, dessen in Gebrauch befindlicher und mit einem Ladungsbild versehener Abschnitt von einem quer verlaufenden Schlitz aus den Umfang des Trommelmantels einmal umschlingt und dessen Rest auf Wickelrollen im Innern der Trommel aufbewahrt ist, mit einer an eine Vorspannung gleicher Polarität wie die des Ladungsbildes gelegten Entwicklungselektrode und einer Einrichtung, um ein Entwicklergemisch aus gegenseitig triboelektrisch entgegengesetzt aufgeladenen Toner- und Trägerteilchen zwischen der Kopiertrommel und der Entwicklungselektrode hindurchzuführen.

Bei einem elektrophotngraphischen Druckverfahren wird ein Photoleiter der ein latentes elektrostatisches Bild trägt, durch Anwendung eines Entwicklergemischs entwickelt, welches elektroskopischen Toner enthält, der elektrostatisch an Trägerteilchen gebunden ist. Die Entwicklungsvorrichtung enthält auch Einrichtungen, um den Toner und den Träger mechanisch durchzumischen und durch Reibungselektrizität die Bestandteile des Entwicklergemischs gegenseitig aufzuladen.

Der Photoleiter kann aus einer flexiblen Bahn

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getragen wird. Dieser Photoleiter ist als Band auf zwei Rollen gespeichert, welche sich im Inneren der Kopiertrommel befinden. Der Teil des Photoleiters zwischen der Abwickelroile und der Aufwickelrolle umspannt einmal den Mantel der Kopiertrommel, und dieses Teilstück ist aktiv am elektrophotographischen Prozeß beteiligt Um im Gebrauch dieses aktive Teilstück auszuwechseln, wird eine entsprechende Länge des Photoleiters von der Abwickelrolle abgespult

ίο und das verbrauchte Teilstück von der Aufwickelrolle aufgenommen. Der Mantel der Kopiertrommel enthält einen parallel zur Achse verlaufenden Schlitz, durch den der Photoleiter austritt und nach einer Umschlingung wieder in das Innere der Kopiertrommel eintritt Dieser Schlitz wird durch eine streifenförmige Schlitzabdichtung geschlossen, um zu verhindern, daß Entwicklergemisch, d.h. Toner und Träger, in das Innere der Trommel eindringen kann.

Im der Technik sind verschiedene Gründe dafür bekannt, die Vorspannung in einer Entwicklungsvorrichtung 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 fernzuhalten.

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 Reinigungsvorrichtung gesammelte Toner durch Umkehrung der Vorspannung auf eine gerippte Platte auf der Kopiertrommel übertragen werden, wenn diese die Reinigungsvorrichtung passiert, so daß letztere ihrerseits gereinigt wird

Auch ist es durch die DE-OS 21 45 259 bekannt, die Vorspannung einer Entwicklungseinrichtung selektiv so zu ändern, daß das elektrische Feld zwischen der Entwicklerelektrode und den Bereichen des Photoleiters, die nicht bildmäßig belichtet sind, geschwächt wird.

Zweck dieser Maßnahme ist es. die Tonerablagerung in diesem Bereich zu verringern, um den Tonerverbrauch zu senken und die Reinigungsvorrichtung zu entlasten.

Im Unterschied zu der bekannten Vorrichtung geht die Erfindung von einem speziellen Kopiergerät mit einem die Kopiertrommel umschlingenden bahnförmigen Photoleiter aus. Der in Gebrauch befindliche Abschnitt des Photoleiters geht von einem querverlaufenden Schlitz der Kopiertrornmel aus. Die nicht in Gebrauch befindlichen Teile des Photoleiters sind auf Wickelrollen im Inneren der Trommel aufbewahrt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Anlagerung von Trägerteilchen am Schlitz und der Schlitzabdichtung und damit den Verlust von Trägerteilchen und die Änderung des Verhältnisses der Bestandteile des Entwicklergemisches zu verhindern oder zu reduzieren. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte, von der jeweiligen Lage der Kopiertrommel abhängige Schaltmittel vorgesehen sind, welche die an der Entwicklungselektrode angelegte Vorspannung immer dann reduzieren, wenn der Schlitz die Entwicklungselektrode passiert.

Eine Magnetbürslencntwicklungsvorrichtung mag beispielsweise verwendet werden, um auf das negativ geladene latente Bild auf dem Photoleiter positiv geladenen Toner von negativ geladenen Trägerteilchen aufzutragen. So wird der Toner auf das latente Ladungsbild elektrostatisch aufgetragen, um ein entwik-

keltes 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 Entwicklungsvorrichtung durchläuft 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 Trägerteilchen der Schutzabdeckung dargeboten werden.

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

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung der Seitenansicht eines elektrophotographischen Gerätes, in welchem die Erfindung zur Verwendung kommt.

F i g. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines Endes der Kopiertrommel, welche die Art der Zuführung des Photoleiters und die Schlitzabdichtung erkennen läßt.

F i g. 3 ist eine schematische Darstellung einer Magnetbürstenentwicklungsvorrichtung mit Schaltmitteln, um die Vorspannung der Magnetbürste von einer negativen Spannung auf Null herabzusetzen, - enn die Diskontinuität der Schlitzabdichtung die Entwicklungsvorrichtung durchläuft.

F i g. 1 ist eine schematische Seitenansicht e^;nes elektrophotographischen Kopiergerätes, das die Erfindung verwendet. Die in der Fig. 1 dargestellte Ausbildung 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 12auf den Photoleiter28abgebildet.

Vorher wurde der Photoleiter bei der Ladevorrichtung 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, wohingegen das latente elektrostatische. Bild auf dem Photoleiter eine wesentlich höhere negative Spannung hat, die fast die Höhe der ursprünglichen gleichmäßigen Ladung von —800 Volt erreicht.

Als nächstes wird das latente Ladungsbild in der Entwicklungsvorrichtung 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 μΐη, während die Trägerteilchen einen mittleren Durchmesser von etwa 50 bis 1000 Jim besitzen. Da bei dem beschriebenen Beispiel das elektrostatische Bild aus negativen Ladungen besteht, sind die Trägerteilchen ebenfalls negativ und die Tonerteilchen positiv aufgeladen. In der Entwicklungsvorrichtung wird die Oberfläche des Photoleiters mit Entwicklermischung so in Berührung gebracht, daß Toner von den Trägerteilchen freigegeben und auf dem Phoioleiter abgelagert wird, um dort ein sichtbares Bild, dessen Konturen mit dem latenten Ladungsbild übereinstimmen, zu bilden.

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

Nachdem der Photoieiter den Bereich der Bildübertragungsvorrichtung 15 verlassen hat, werden der Photoleiter und die restlichen verbliebenen Tonerteilchen darauf einer positiven Aufladung bei der Vorreinigungs-Coronavorrichtung 21 unterworfen. In der Bürsten-Reinigungsvorrichtung 22 wird anschließend der restliche Toner von dem Photoleiter entfernt. 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 Vorratsrolle 23 gespeichert. Von der Vorratsrolle 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 Vorratsrolle zur Aufwickelrolle umgespult. Der Zusammenhang oder die Gleichmäßigkeit der Trommeloberfläche wird durch den in axialer Richtung verlaufenden Schlitz 24 unterbrochen, wo der Photoleiter aus dem Inneren der Trommel hervortritt und nach der Umschlingung der Trommel wieder eintritt. Dieser Schlitz wird durch eine Schlitzabdichtung geschlossen, um zu verhindern, daß Entwicklergemisch in das Innere der Trommel eindringen kann.

Die perspektivische Darstellung eines Endes der Trommel in der F i g. 2 läßt die beiden Wickelrollen 23 und 25 sowie den Schlitz 24 erkennen, durch den der Photoleiter 28 geführt ist. Der Schlitz ist abgedichtet durch die Schlitzabdichtung 26. 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 Schlitzabdichtung 26 besteht ebenfalls aus elektrisch leitendem Material und ist wie die Trommeloberfläche 27 elektrisch geerdet.

Während das Ausführungsbeispiel der F i g. 2 nur eine Schlitzabdichtung 26 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 Schlitzabdichtungen vorgesehen sind.

Aus F i g. 1 ist zu ersehen, daß die Kopiertrommel zu einer Drehung im Uhrzeigersinn 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 Entwicklungsvorrichtung 14 verbunden, um für den Entwicklungsprozeß mittels einer Entwicklungselektrode ein Vorspannungsfeld bereitzustellen und außerdem, um diese Vorspannung in den Zeitpunkten herabzusetzen, wenn ein Schlitz 24 bzw. eine Schutzabdeckung 26 sich im Bereich der Entwicklungsvorrichtung 14 befindet. Der Drehgeber

30 mag beispielsweise aus einer angetriebenen Nockenscheibe bestehen oder aus einem Magnetgeber, der einen Steuerimpuls an die Vorspannungsquelle 32 abgibt, wenn eine Diskontinuität die Entwicklungsvorrichtung passiert.

In Fig.3 ist eine schematische Darstellung einer Magnetbürstenentwicklungsvorrichtung mit Schalteinrichtungen, welche gemäß der Erfindung die an der Magnetbürste anliegende Vorspannung von einem negativen Wert auf praktisch Null herabsetzen, wenn eine Schlitzabdichtung der Kopiertrommel sich im Bereich der Entwicklungsvorrichtung 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 nichtmagnetischen 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 bestehen, uie 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 mit dem 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 40 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 Entwicklungsvorrichtung zurück, wo er durch ein Rührwerk 42 mit frischem Toner vermischt wird. Eine Ausgebevorrichtung 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 -20OVoIt aufgeladen werden, verhindert der Entwicklungselektrodeneffekt der Magnetbürste 50 die Ablagerung von positiven Tonerteilchen auf den Hintergrundgebieten des Photoleiters. Die positiv geladenen Tonerteilchen werden nämlich einem zurücktreibenden Feld unterworfen, was danach tendiert, den Toner von den Hintergrundbereichen abzustoßen. Das elektrische 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 Schlitzabdichtung 26 die Entwicklungszone 38 erreicht, werden die durch das Magnetfeld der Magnetbürste borstenartig aufgerichteten Trägerteilchen damit in Berührung gebracht. Infolgedessen streben solche Trägerteilchen danach, mechanisch an dieser Diskontinuität der Oberfläche der Kopiertrommel anzuhaften. Um den Verbrauch von Entwicklergemisch nach Möglichkeit herabzusetzen, sobald die Schlitzabdichtung die Stelle 45 der Entwicklungsvorrichtung 14 verläßt, bewirkt der Drehgeber 30 da« 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 die angelegte negative Vorspannung an der Magnetbürste 50 ein FeIc lieferten, das die Kraft verstärkte, mit der da:

Entwicklergemisch gegen die Trommeloberfläche be schleunigt wurde, bewirkt nun das Öffnen des Relaiskontaktes 35 das Herabsetzen der Kraft, mit dei Trägerteilchen in die Diskontinuität der Kopiertromme gepackt werden können. Es bleibt nur die magnetische Feldstärke der Magnetbürste übrig. Als Ergebnis wire deshalb das Ablagern von Trägerteilchen, wenn die Schlitzabdeckung 26 die Entwicklungsvorrichtung 14 ar der Stelle 45 verläßt, erheblich herabgesetzt.

Die Arbeitsweise des Drehgebers 30 ist so, daß dei

_3U Relaiskontakt 35 nur umschaltet, wenn die Schlitzabdekkung 26 sich innerhalb der Entwicklungsvorrichtung 14 insbesondere innerhalb der Entwicklungszone 3i befindet.

Die Anordnung nach der F i g. 3 kann auch se abgeändert werden, daß der Relaiskontakt in seinei gestrichelten Lage 46 nicht nur die negative Vorspannung abschaltet, sondern auch eine nun positive Vorspannung an die Magnetbürste 50 anlegt. Diese positive Spannung muß jedoch in ihrer Höhe begrenzi

₄n sein. Denn während eine positive Spannung danach strebt, den negativ geladenen Träger aus den Vertiefungen im Bereich der Schlitzabdichtung anzuziehen, stell· die gleiche positive Spannung aber auch ein Feld bereit das bewirkt, daß der positiv geladene Toner sich auf der Photoleiter im Bereich um die Schlitzabdichtung 2f herum ablagert. In einem bevorzugten Ausführungsbei spiel wurde durch Öffnen des Relaiskontaktes 35 die Vorspannung an der Magnetbürste 50 auf einen Wer von etwa — 115 Volt herabgesetzt. Ein weitere;

so Herabsetzen dieser Spannung auf Null oder auf einer positiven Wert kann auch übermäßige Tonerablagerunf in diesem Gebiet der Kopiertrommel bewirken, wa; seinerseits zur Vergeudung von Toner und einei möglichen Überlastung der Reinigungsvorrichtuni führen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Entwicklungsvorrichtung in einem elektrophotographischen Kopiergerät, das eine umlaufende Kopiertrommel aufweist mit einem flexiblen, bahnförmigen Photoleiter, dessen in Gebrauch befindlicher und mit einem Ladungsbild versehener Abschnitt von einem quer verlaufenden Schlitz aus den Umfang des Trommelmantels einmal umschlingt und dessen Rest auf Wickelrollen im Innern der Trommel aufbewahrt ist, mit einer an eine Vorspannung gleicher Polarität wie die des Ladungsbildes gelegten Entwicklungselektrode und einer Einrichtung, um ein Entwicklergemisch aus gegenseitig triboelektrisch entgegengesetzt aufgeladenen Toner- und Trägertellchen zwischen der Kopiertrommel und der Entwicklungselektrode hindurchzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte, von der jeweiligen Lage der Kopiertrommel (27) abhängige Schaltmittel (30, 34, 35) vorgesehen sind, welche die an der Entwicklungselektrode (50) angelegte Vorspannung immer dann reduzieren, wenn der Schlitz (24) die Entwicklungselektrode (50) passiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Vorbeiwandern des Schlitzes (24) an der Entwicklungselektrode (50) an diese angelegte reduzierte Spannung — 115 Volt beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungselektrode eine Magnetbürste -Walze (50) ist, die an eine Vorspannungsquelle (32) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Kopiertromme! gekuppelter Drehgeber (30) vorgesehen ist, der ein Relais (34) aktiviert, dessen Relaiskontakt (35) in einer Ausgangsleitung (33) einer Vorspannungsquelle (32) liegt.