DE2555854A1

DE2555854A1 - Elektrostatographisches verarbeitungsgeraet

Info

Publication number: DE2555854A1
Application number: DE19752555854
Authority: DE
Inventors: Lawrence J Fraser; Delmer G Parker; Joseph L Scaletta
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1975-02-24
Filing date: 1975-12-11
Publication date: 1976-09-09
Also published as: NL7515146A; FR2301849A1; SE7514706L; JPS5198033A; AU498087B2; SU626710A3; US3950089A; FR2301849B1; DE2555854C3; JPS5921034B2; DE2555854B2; SE408672B; GB1486970A; SE7811045L; IT1052085B; CA1066044A; AU8710575A

Description

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Xerox Corporation, Rochester, N«Υ./ITSA

Elektrostatographisches Verarbeitungsgerät

Die Erfindung betrifft ein elektrostatographisches Verarbeitungsgerät mit einer elektrisch isolierenden Abbildungsoberfläche mit einem elektrisch leitenden Untergrund und mit einem System, das eine von der Abbildungsoberfläche im Abstand angeordnete Elektroder eine Einrichtung zur Erzeugung eines Spannungsabfalls zwischen der Elektrode und dem Untergrund zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes und eine Einrichtung zum Umführen von elektrisch leitenden Trägerteilchen längs eines Weges durch den Raum zwischen der Abbildungsoberfläche und der Elektrode umfaßt. Insbesondere betrifft die Erfindung elektrostatographische Verarbeitungsgeräte mit Entwicklungs- und/oder Reinigungssystemen, bei denen elektrisch leitende TrMgerteilchen verwendet werden,und eine Einrichtung zur Schwächung des Verschlechterungseffektes von durch Träger verursachten Kurzschlüssen auf die Leistungsfähigkeit eines solchen Systems.

Bei dem herkömmlichen elektrostatographischen Druckverfahren, wie dies in der US-Patentschrift 2 297 691 (Carlson, "Elektrophotographie") beschrieben wird, wird eine gleichförmig aufgeladene Abbildungsoberfläche in bildhafter Gestalt selektiv entladen, um ein latentes elektrostatisches Bild zu formen, welches dann durch Auftragen eines feinen Farbmaterials, das als "Toner"

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bezeichnet wird_r entwickelt wird. Bekanntlich kann dieses Verfahren im übertragungsmodus oder auch im Nicht-Übertragungsmodus ausgeführt werden» Im Nicht-Übertragungsmodus dient die Abbildungsoberfläche als endgültiger Träger für das gedruckte Bild. Beim Übertragungsmodus erfolgt jedoch der zusätzliche Schritt der Übertragung des entwickelten bzw. getonten Bildes auf ein geeignetes Substrat, beispielsweise normales Papier, und daraufhin die Vorbereitung der Abbildungsoberfläche zur Wiederverwendung durch Entfernen jeglicher rückständiger Tonerteilchen, die daran noch anhaften.

Die genannte Patentschrift betrifft insbesondere die Xerographie, die wohl das beste Beispiel für den außergewöhnlichen wirtschaftlichen Erfolg des zuvor beschriebenen Verfahrens darstellt, in Anbetracht der sehr verbreiteten Anwendung von xerographischen Kopiergeräten und Duplikatoren« Bei der Xerographie wird natürlich ein Photorezeptor als Abbildungsoberfläche verwendet. Es ist somit ersichtlich, daß es auch andere Arten von elektrostatographischen Verarbeitungsgeräten gibt. Beispielsweise gibt es Verarbeitungsgeräte, bei denen die Abbi ldungsober fläche ein gleichförmig aufgeladener Isolator ist, der selektiv entladen wird, und zwar nicht-photographisch, beispielsweise durch in geeigneter Weise gesteuerte Stifte, um ein latentes elektrostatisches Bild zu formen, welches weitere Verarbeitung in im wesentlichen derselben Weise ermöglicht, wie das photographisch erzeugte latente Bild eines xerographischen Verarbeitungsgerätes. Ferner soll betont werden, daß xerographische und ähnliche elektrostatographische Druckverfahren nicht auf eine Anwendung allein bei Kopiergeräten und Dupiikationsgeräten beschränkt sind. Es hat sich beispielsweise herausgestellt, daß diese Verfahren ebenfalls bei der Bildtelegraphie von Nützen sind,

Einer der bevorzugten Träger zur Ausgabe des für die Entwicklung erforderlichen Toners ist ein VieIfachkomponenten-Entwiekler,

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der ein Gemisch aus Tonerteilchen und größeren, sogenannten "Träger"-Teilchen umfaßt. Normalerweise v.'ird ein Peibungselektrizitätsvorgang ausgenutzt, um elektrische Ladungen von entgegengesetzter Polarität in den Tonerteilchen und in den Trägerteilchen zu induzieren. Hierzu v/erden gewöhnlich die Materialien für die Toner- und"Trägerkomponenten des Entwicklers (in manchen Fällen auch der Trägerüberzug) so gewählt, daß sie in der reibungselektrischen Folge voneinander entfernt werden. Ferner wird bei dieser Auswahl die relative reibungselektrische Pnngfolge der Materialien beachtet, so daß gewährleistet ist, daß die Polarität der auf die Tonerteilchen aufgebrachten Ladung der Polarität des interessierenden latenten Bildes entgegengesetzt ist. Folglich wirken im Betrieb auf die Tonerteilchen eines derartigen Entwicklers miteinander konkurrierende elektrostatische Kräfte ein. Insbesondere liegen Kräfte vor, die dazu neigen, die Tonerteilchen wenigstens zu Anfang zu den Trägerteilchen zu ziehen. Zusätzlich werden die Tonerteilchen elektrostatisch von den Trägerteilchen abgezogen, wenn sie sehr nahe an oder in Berührung mit einer Abbildungsoberfläche gelangen, die ein latentes Bild trägt.

Es hat sich herausgestellt, daß tonerarme Trägerteilchen (d.h. Trägerteilchen, die im wesentlichen von Toner frei sind) in Peinigungssystemen verwendet werden können, um rückständige oder sonstige schwachanhaftende Tonerteilchen von einer Abbildungsoberfläche zu entfernen. Zur Verbesserung dieser Art von Reinigung sollten die unerwünschten Tonerteilchen mit einer Vorreinigung-Koronaentladung behandelt v/erden, die wenigstens teilweise die Kräfte neutralisiert, welche diese an der Abbildungsoberfläche festhalten, und daraufhin werden die Trägerteilchen in Berührung mit der Abbildungsoberfläche gebracht, um die Tonerteilchen aufzusammeln.

Die Abbildungsoberfläche eines xerographischen oder ähnlichen elektrostatographischen Verarbeitungsgerätes ist im wesentli-

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chen ein elektrisch isolierendes Element, welches auf einem elektrisch leitenden Untergrund aufgetragen ist. Bei Entwicklungs- und Reinigungssystemen solcher Verarbeitungsgeräte ist eine oder mehrere Elektroden vorgesehen, so daß elektrostatische Felder, welche die Leistungsfähigkeit dieser Systeme verbessern, stellenweise erzeugt werden können, indem der Untergrund der Abbildungsoberfläche auf einem Potential gehalten wird, während die Elektrode oder die Elektroden auf ein verschiedenes Potential vorgespannt werden. Beispielsweise umfassen Entwicklungssysteme eine Entwicklungselektrode zur Erzielung einer verbesserten Abdeckung der undurchschossenen Bereiche, und die Entwicklungselektrode ist gewöhnlich so vorgespannt, daß Untergrundentwicklung unterdrückt wird.

Bisher ergaben sich Schwierigkeiten bei dem Versuch der Anwendung elektrisch leitender Trägerteilchen in Systemen, die auf lokalisiert erzeugten elektrostatischen Feldern beruhen. Insbesondere hat sich durch die Erfahrung herausgestellt, daß leitende Trägerteilchen gelegentlich Kurzschlüsse verursachen, die vorübergehend auftreten (typischerweise bei einer Dauer von weniger als etwa 50 Mikrosekunden), die jedoch insofern störend sind, als sie die Felder in Unordnung bringen. Zur Mäßigung einiger dieser Schwierigkeiten wurden zwar schon verschiedene Vorschläge gemacht, in der Technik wird jedoch immer noch nach einer vollständigen Lösung gesucht* Beispielsweise wurde vorgeschlagen, daß die Entwicklungselektrode und das Gehäuse eines Entwicklungssystems auf demselben Potential gehalten werden sollen, wodurch jeglicher Stromfluß dazwischen unterbunden wird, selbst wenn leitende TrMgerteilchen den Zwischenraum überbrükken. Dieser Vorschlag führt jedoch nicht zu einer Lösung des Problems, welches dann auftritt, wenn ein feines Loch oder ein anderer Fehler an der isolierenden Abbildungsoberfläche vorliegt, welcher eine brückenähnliche Ansammlung von TrMgerteilchen ermöglicht, so daß ein Kurzschluß zwischen der Elektrode und dem leitenden Untergrund der Abbildungsoberfläche entsteht.

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Elektrisch leitende Trägerteilchen werden daher im allgemeinen nicht bevorzugt. Dies ist bedauerlich, da leitende Materialien, wie beispielsweise nackte Nickel- und Eisenküg lchen, in manchen Fällen die beste Wahl für die Trägerkomponence darstellen. So gibt es Beweise dafür, daß elektrisch leitende Trägerteilchen nicht nur die Lebensdauer einiger Entwicklergemische vergrößern, sondern auch das Hintergrund-Entwicklungsniveau und die Randauslöschungen reduzieren, welche durch bestimmte Entwicklungssysteme verursacht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elektrostatographxsches Verarbeitungsgerät mit einer Einrichtung zur Reduzierung der Verschlechterungseffekte von durch Trägermaterial verursachten Kurzschlüssen auf die Leistungsfähigkeit von Systemen zu schaffen, die auf lokalisiert erzeugten elektrostatischen Feldern beruhen, während Entwicklungs- oder Reinigungsfunktionen für elektrostatographische Verarbeitungsgeräte ausgeführt werden. Die Entwicklungs- und Peinigungssysteme der beschriebenen Art sollen in der Lage sein, ein vorbestimmtes Leistungsniveau selbst dann aufrechtzuerhalten, wenn durch Trägermaterial verursachte Kurzschlüsse auftreten, die an dem elektrisch leitenden Untergrund der Abbildungsoberfläche eines derartigen VerarbeitungsgerHtes enden.

Diese Aufgabe wird durch ein elektrostatographisches Verarbeitungsgerät der eingangs· beschriebenen Art gelöst, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine im wesentlichen gleichmäßig dicke Schicht aus Widerstandsmaterial sich in engem Kontakt mit der Elektrode befindet und die Dicke der Schicht und die Resistivität des Materials so gewählt sind, daß_ die während eines durch Träger verursachten Kurzschlusses freiwerdende Energie auf ein vorbestimmtes, zu keiner Zerstörung führendes Niveau begrenzt wird und die Auswirkungen eines solchen Vorganges auf das Feld auf einen lokalisierten Teil dieses Feldes begrenzt werden.

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Die Elektrode bzw. Elektroden des Entwicklungs- und/oder Peinigungssystems des elektrostatographischen Verarbeitungsgerätes sind überzogen mit oder auf sonstige Weise in enger Berührung gehalten mit einer äußeren Schicht aus Widerstandsmaterial, das so gewählt wird, daß es eine ausreichende Pesistivität und Dicke aufweist, um d±& bei jeglichen durch Trägermaterial verursachten Kurzschlüssen freiwerdende Energie auf ein vorbestimmtes, zu keiner Zerstörung führendes niedriges Niveau zu beschränken und die Auswirkungen eines derartigen Vorganges zu lokalisieren.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine \areinfachte Schnittansicht eines im wesentlichen herkömmlichen Magnetbürstenentwicklungssystems;

Fig. 2 ein elektrisches Grundmodell des in Fig. 1 gezeigten Entwicklungssystems;

Fig. 3 eine vereinfachte Schnittansicht eines Magnetbürstenentwicklungssystems , bei dem die Erfindung verwirklicht wurde;

Fig. 4 ein elektrisches Grundmodell des in Fig· 3 dargestellten Entwicklungssystems? und

Fig. 5 eine vereinfachte Schnittansieht eines Magnetbürstenreinigungssystems, bei dem die Erfindung angewendet wurde.

Bei der nachfolgenden Beschreibung ist zu berücksichtigen, daß zwar auf bestimmte Ausführungsformen Bezug genommen wird, daß jedoch hierdurch keine Beschränkung auf diese Ausführungsformen beabsichtigt ist.

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Es soll nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf Figur 1 Bezug genommen v/erden; es Erscheint nützlich, zunächst ein einfaches Magnetbürstenentwicklungssystern 11 zu betrachten. Es ist bekannt, daß Systeme dieser Art mit Erfolg bei elektrostatographischen Verarbeitungsgeräten verwendet wurden, um latente elektrostatische Bilder zu entwickeln, die von einei elektrisch leitenden Abbildungsoberfläche 12 getragen werden, und zwar während des Durchlaufs, d.h. während sich die Abbildungsoberfläche durch eine Entwicklungszone 13 hindurchbewegt. Die Magnetbürstenentwicklung hat sich besonders bei der xerographischen Technik weit verbreitet. Daher soll zur Erläuterung auf xerographysehe Verarbeitungsgeräte Bezug genommen werden. Dies bedeutet, daß die Abbildungsoberfläche 12 als Photorezeptor angenommen werden kann, der auf einen elektrisch leitenden Untergrund 14 aufgezogen oder auf andere Weise aufgetragen ist. Bei Xerographie ohne Übertragung wird im allgemeinen ein blatt- oder bahnförmiger Photorezeptor verwendet, der einen elektrisch leitenden Untergrund aufweist. Übertragungsxerographie wird hingegen normalerweise mit einem Photorezeptor ausgeführt, der entweder auf eine drehbare Trommel (wie gezeigt) oder auf ein bewegbares, flexibles bandförmiges Element aufgezogen ist.

Infolge verstärkter Bemühungen bezüglich einer verbesserten KopiengualitMt wurden die Magnetbürstenentwicklungssysteme immer mehr verfeinert. Typischerweise umfassen jedoch derartige Systeme ein Gehäuse 15, welches eine oder mehrere in Umdrehung versetzte Auftragrollen 16 enthält, die in einem vorbestimmten kurzen Abstand von dem Photorezeptor 12 angeordnet sind, um Entwickler dagegen anzubürsten. Der Entwickler, welcher gewöhnlich Tonerteilchen und ferromagnetische Trägerteilchen umfaßt, läuft auf einem Weg um, der von einem Sammelbehälter 17 im unteren Bereich des Gehäuses 15 durch die Entwicklungszone 13 und zurück in den Sammelbehälter 17 führt. Ein Teil des Toners wird notwendigerweise während des Entwicklungsverfahrens verbraucht, und deshalb ist gewöhnlich eine Tonerausgabeeinrichtung 18 vorge-

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sehen, um dem Entwicklergemisch von Zeit zu Zeit zusätzlichen Toner zuzuführen, so daß die Tonerkonzentration auf einem geeigneten Wert verbleibt.

Der Hauptzweck der Auftragrolle bzw. Auftragrollen 16 liegt darin, Entwickler in die Entwicklungszone 13 und durch diese . hindurch zu führen, und zwar unter dem Einfluß eines Magnetfeldes, welches eine solche Form besitzt, daß der Entwickler borstenähnliche Ansammlungen oder Fäden bildet, die wie bei einer Bürste am Photorezeptor 12 anliegen. Diese Borsten sind nur in einem relativ schmalen Bereich stark ausgebildet, der mehr oder weniger um eine Linie zentriert ist, längs der die Auftragrolle 16 dem Photorezeptor 12 am nächsten kommt. Die Auftragrolle 16 trägt jedoch magnetisch mitgenommenen Entwickler von einem Aufnahmepunkt her, der bezüglich dieses Bereiches stromaufwärts gelegen ist, bis zu einem Entladepunkt, der stromabwärts gelegen ist. Hierzu umfaßt jede Auftragrolle 16 typischerweise eine stationäre Permanentmagnetanordnung 21, die in einem nichtmagnetischen drehbaren Mantel 22 gelagert ist. Normalerweise wird die Außenfläche des Mantels 2 2 flammgespritzt oder auf andere Weise behandelt, so daß sie einen ausreichend hohen Reibungskoeffizienten aufweist, um den Entwickler wirksam mitzunehmen.

Es soll nun zusätzlich auf Figur 2 Bezug genommen werden, aus der hervorgeht, daß der Mantel 22 der Auftragrolle 16 auch als Entwicklungselektrode verwendet werden kann, wenn er aus einem elektrisch leitenden Material gebildet wird. Es gibt also MagnetbÜrsten-Entwicklungssysteme, in denen das leitende Substrat bzw. die Trommel 14 für den Photorezeptor 12 auf einem Referenzpotential gehalten wird, beispielsweise auf Erde, während der Mantel 22 auf ein anderes Potential vorgespannt wird mittels einer geeigneten Spannungszufuhr, die schematisch als Batterie 2 3 dargestellt ist. Wenn beispielsweise die Bildbereiche des Photorezeptors 12 auf etwa +800 Volt aufgeladen sind und die Hintergrund-

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bereiche auf nur etwa + 200 Volt aufgeladen sind, so kann eine verbesserte Abdeckung der undurchnchossenen Bereiche erzielt werden, während sich ein akzeptables niedriges Hintergründen! Wicklungsniveau ergibt, indem der Mantel 22 auf ein Potential von etwa +300 Volt aufgeladen wird.

Wie bereits erwähnt wurde, ist die Leistungsfähigkeit der bekannten Entwicklungssysteme, die Entwicklungselektroden enthalten, insgesamt nicht zufriedenstellend, wenn elektrisch leitende Trägerteilchen verwendet werden. Die Schwierigkeit liegt darin, daß Kurzschlüsse gelegentlich erzeugt werden infolge einer Brükkenbildung der leitenden Trägerteilchen zwischen der Entwicklungselektrode und naheliegenden Oberflächen, die nicht auf gleichem Potential liegen. Bei manchen Entwicklungssystemen ist das Gehäuse 15 eine derartige Oberfläche. In der Praxis fallen jedoch besonders die Schwierigkeiten ins Gewicht, die sich aus möglichen Kurzschlußwegen ergeben, welche sich von der Entwicklungselektrode bzw. dem Mantel 22 durch feine Löcher oder ähnliche Fehlstellen in dem Photorezeptor 12 bis zu dem leitenden Substrat bzw. der Trommel 14 hin erstrecken.

Die allgemein verbreitete Maßnahme der Einschiebung eines Stronbegrenzungswiderstandes 2 4 in Reihe mit der Vorspannungsversorgung 23 für die mantelähnliche Entwicklungselektrode 22 ist eine Sicherheitsmaßnahme, die gewährleistet, daß die bei irgendeinem Kurzschluß freiwerdende.Energie auf einem Niveau bleibt, das zu keiner Zerstörung führt. Die freiwerdende Energie ist gegeben durch die Formel:

worin V der Spannungsabfall in der Schleife ist, die durch den Kurzschluß vervollständigt wird, t die Dauer des Kurzschlusses und R der Widerstand ist, an dem der Spannungsabfall V erfolgt.

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Durch Trägermaterial verursachte Kurzschlüsse sind vorübergehende Vorgänge, die, wenn überhaupt, dann selten länger als etwa 50 Mikrosekunden dauern. Ferner ist es unwahrscheinlich, daß der bei einem solchen Vorgang auftretende Spannungsabfall die Entwicklungsspannungsdifferenz von der Elektrode zum Photorezeptorsubstrat von beispielsweise 300 Volt übersteigt. Es kann also eine Analyse für den schlimmsten Fall ausgeführt werden, um aus Gleichung (1) den Strombegrenzungswiderstand zu berechnen, der erforderlich ist, um die bei irgendeinem Kurzschlußfall freiwerdende Energie auf einem annehmbaren niedrigen Niveau zu halten, d.h. einem Niveau, das weit unter demjenigen liegt, bei dem eine irreversible Zerstörung erfolgt, wie beispielsweise lokalisierte Überhitzung des Photorezeptors 12 bis auf seinen Schmelzpunkt. Allgemein kann gesagt v/erden, daß ein Strombegrenzungswiderstand 24 mit einem Widerstand von etwa 1 Megohm sich als mehr als ausreichend groß erwiesen hat.

Durch die Erfindung werden die Schwierigkeiten besonders wirksam gelöst, die sich aufgrund von durch Trägermaterial verursachten Kurzschlüssen ergeben. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird nicht nur die bei einem derartigen Kurzschluß freiwerdende Energie auf ein akzeptables, niedriges und sicheres Niveau begrenzt, sondern es wird auch die sich gleichzeitig ergebende Störung des elektrostatischen Feldes auf einen lokalisierten Teil desselben begrenzt.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 ist die äußere Oberfläche der mantelähnlichen Entwicklungselektrode mit einer Hülle 25 aus Material mit hohem Widerstand überzogen oder auf andere Weise in engem Kontakt gehalten. Die Hülle 25 fügt einen getrennten Strombegrenzungswiderstand 24' in Reihe mit jedem der möglichen Kurzschlußwege ein, die sich von dem Mantel 22 aus erstrecken.. Folglich kann der getrennte Strombegrenzungswiderstand 24 (Figur 1 und 2) fortfallen.'Ansonsten ist jedoch das er-

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findungsgemäße Entwicklungssystem 11' dem bekannten Entwicklungssystem 11 so ähnlich, daß die Verwendung gleicher Bezugszeichen zur Bezeichnung entsprechender Teile gerechtfertigt erscheint.

Der Wert jedes der. von dem Überzug 25 gebildeten Strombegrenzungswiderstände 24' kann, jedenfalls als erste Annäherung, aus folgender Gleichung bestimmt werden:

R- jj (2)

worin R die Resistivität des Überzugsmaterials, L die Dicke des Überzugs und A der nominelle Querschnittsbereich jedes Trägerteilchens ist.

Es soll daran erinnert werden, daß die Formel (1) zur Berechnung des Widerstands verwendet werden kann, der erforderlich ist, un die während jedes durch Trägermaterial verursachten Kurzschlusses freiwerdende Energie auf ein vorbestimmtes, zu keiner Zerstörung führendes Niveau zu begrenzen. Dieser Widerstand kann dann in Gleichung (2) gleichzeitig mit einem vorbestimmten noninellen Querschnittsbereich für jedes Trägerteilchen verwendet werden, um akzeptable Bereiche für die Pesistivität und die Dicke des Elektrodenüberzugs 25 zu definieren. Als allgemeine Richtlinie kann angegeben werden, daß bei einem herkömmlichen Entwicklungssystem, bei dem kugelförmige kornähnliche Trägerteilchen mit einem nominellen Durchmesser in der Größenordnung von 100 Mikron verwendet werden, ein 0,0254 mm (1 mil) bis 0,635 mm (25 mil) dicker überzug aus einem Material mit einer Resistivi-

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tat von 10 - 10 0hm.cm normalerweise zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Experimentell wurde bestätigt, daß ein 0,635 mm (25 mil) dicker Überzug aus leitendem Gummi, der zur Erzeugung einer Resistivität von 10 Ohm.cm mit Ruß dotiert ist, nicht nur die vorstehend erwähnten Aufgaben erfüllt, sondern auch einen ausreichend hohen Reibungskoeffizienten aufweist, um an der mit

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dem Entwickler in Berührung gelangenden Oberfläche einer Magnetbürstenauftragrolle verwendet zu werden, beispielsweise auf der äußeren Fläche des Mantels 22. Der verwendete leitfähige Gummi war "Kraton 4119" (wird von der Shell Chemical Company, eine Abteilung der Shell Oil Company geliefert), und als Ruß wurde "Neospectra" verwendet (wird von der Columbina Carbon Company, eine Abteilung des City Service geliefert). Der Überzug wurde durch Aufsprühen aufgebracht.

Es soll nun Bezug auf Figur 5 genommen werden und gleichzeitig betont werden, daß der Erfindungsgedanke auch auf Peinigungssysteme Anwendung findet, bei denen elektrisch leitfähige Trägerteilchen in Anwesenheit eines lokalisiert erzeugten elektrostatischen Feldes verwendet werden. Zur Erläuterung ist gezeigt, wie die Erfindung bei einem sonst herkömmlichen Magnetbürstenreinigungssystem 31 angewendet wird, in welchem tonerarme ferromagnetische Trägerteilchen verwendet werden, um rückständige Tonerteilchen von der Photorezeptor-Abbildungsoberfläche 12 zu entfernen, während diese oberfläche sich durch eine Reinigungszone

32 bewegt. Vorzugsweise wird ein derartiges Reinigungssystem um eine eine Koronaentladung erzeugende Vorreinigungsvorrichtung

33 erweitert, die kurz vor der Reinigungszone 32 angeordnet ist.

In diesem Fall umfaßt das Reinigungssystem eine Reinigungsrolle

34 und eine Säuberungsrolle 35. Diese Rollen werden in Drehung versetzt, wie durch Pfeile angedeutet, und durch geeignete Zuführungen vorgespannt, die durch Batterien 36 und 37 angedeutet sind, so daß die rückständigen Tonerteilchen, die in die Reinigungszone 32 gelangen, von dem Photorezeptor 12 auf die tonerarmen Trägerteilchen auf der Reinigungsrolle 34 und dann auf die Säuberungsrolle 35 übertragen werden.

Insbesondere ist die Reinigungsrolle 34 in einem vorbestimmten, kurzen Abstand vom Photorezeptor 12 angeordnet und wird verwendet, um tonerarme Trägerteilchen längs eines Weges im Umlauf zu

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halten, der von einem Sammelbehälter 38 ausgeht, durch d'. e Reinigungszone 32 führt, an der Säuberungsrolle 35 vorbei und dann zurück zum Sammelbehälter 38. Die Trägerteilchen auf diesem Weg unterliegen dem Einfluß eines Magnetfeldes, welches eine solche Form besitzt, daß sie borstenähnliche Stapel oder Streifen bilden, während sie sich durch die Reinigungszone 32 hindurch und an der Säuberungsrolle 35 vorbei bewegen. Hierzu umfaßt die P.einigungsrolle 34 zweckmäßigerweise eine stationäre Permanentmagnetanordnung 41/ die innerhalb eines nichtmagnetischen, elektrisch leitenden Mantels 42 gelagert ist. Der Mantel 42 wird mittels der Vorspannungsversorgung 36 vorgespannt, so daß seine Polarität entgegengesetzt der Polarität der Ladung auf den rückständigen Tonerteilchen ist, und zwar so, daß ein .Spannungsabfall von etwa 1.000 Volt zwischen ihm und dem Substrat 14 des Photorezeptors 12 besteht. Somit ist zwischen dem Substrat 14 und dem Mantel 42 ein elektrostatisches Feld gebildet, welches jegliche Aufladung durch Reibungselektrizität unterstützt, um die rückständigen Tonerteilchen vom Photorezeptor 12 auf die tonerarnen Trägerteilchen abzuziehen, die auf dem Mantel 42 magnetisch mitgeführt werden.

Die Säuberungsrolle 35 ist ebenfalls ein elektrisch leitendes Element. Sie ist durch einen schmalen Spalt von dem Mantel 42 der Reinigungsrolle 34 getrennt und wird durch die Vorspannungsversorgung 37 so vorgespannt, daß ein zusätzliches elektrostatisches Feld entsteht, welches bewirkt, daß die Säuberungsrolle 35 die Tonerteilchen von dem Trägermaterial auf dem Mantel 42 abzieht. Eine Vorspannung der Säuberungsrolle 35 von wenigen hundert Volt bezüglich der Vorspannung des Mantels 42 ist weit ausreichend, um dies zu erreichen, die Polarität dieser Spannungsdifferenz muß jedoch so gewählt werden, daß die Tonerteilchen von dem Mantel 42 auf die Säuberungsrolle 35 abgezogen werden.

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Durch die Erfindung wird die Leistungsfähigkeit des Reinigungssystems 31 verbessert, wenn elektrisch leitende Trägerteilchen darin verwendet werden. Insbesondere besitzt die äußere Oberfläche des Mantels 42 der Reinigungsrolle 34 einen Überzug 43, welcher eine Dicke und eine Resistivität aufweist, die, wie zuvor beschrieben, so ausgewählt sind, daß die Auswirkungen von durch Trägermaterial verursachten Kurzschlüssen lokalisiert werden und verhindert wird, daß ein derartiger Vorgang irreversiblen Schaden verursacht. Auch hier liefert ein überzug mit 0,0254 mm (1 mil) bis 0,635 mm (25 mil) Dicke aus einem Material mit

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einer Resistivität von 10 - 10 Ohm.cm für diesen Zweck zufriedenstellende Ergebnisse. Zur Bildung eines derartigen Überzugs bei gleichzeitiger Erzielung eines ausreichend hohen Reibungskoeffizienten zur Verwendung in einem Magnetbürstensystern wird auch hier ein Gemisch aus leitendem Gummi und Ruß empfohlen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß eine sehr wirksame Lösung der Schwierigkeiten gefunden wurde, die sich zuvor aus der Verwendung von elektrisch leitenden Trägerteilchen in elektrostatographischen Entwicklungs- und Reinigungssystemen ergaben, die auf lokalisiert erzeugten elektrostatischen Feldern beruhen. Der gemäß der Erfindung vorgesehene Elektrodenüberzug begrenzt nicht nur die während irgendeines vom Trägermaterial verursachten Kurzschlusses freiwerdende Energie auf ein vorbestimmtes, zu keiner Zerstörung führendes Niveau, sondern begrenzt auch die Auswirkungen eines derartigen Vorganges auf einen lokalisierten Teil des Feldes. Ferner wird ein Elektrodenüberzug angegeben, der nicht nur diese Anforderungen erfüllt, sondern auch einen ausreichend hohen Reibungekoeffizienten aufweist, um für die Verwendung bei Auftragrollen in Magnetbürsten-Entwicklungs- und Reinigungssystemen geeignet zu sein.

Für eine detaillierte Beschreibung der mehr oder weniger herkömmlichen Einzelheiten von Magnetbürsten-Entwicklungs- und

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Peinigungssystemen wird zur Erläuterung des Anwendungsbereichs der Erfindung auf die US-Patentschriften 3 176 652 und 3 580 verwiesen. Diese Patentschriften werden also unter Bezugnahme auf diese in die Beschreibung einbezogen. Eine sogenannte "Mit"-Betriebsweise wird in den hier gezeigten Entwicklungs- und Feinigungssystemen angewendet (d.h. die Trommel 14 dreht sich in einer Richtung, während die Auftragrolle 16 (Figur 3) und die Peinigungsrolle 34 (Figur 5) in die entgegengesetzte Pichtung gedreht werden), es leuchtet jedoch ein, daß eines der beiden oder beide Systeme auch in "Gegen"-Betriebsweise arbeiten können.

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Claims

Patentansprüche

j Elektrostatographisches Verarbeitungsgerät mit einer elektrisch isolierenden Abbildungsoberfläche mit einem elektrisch leitenden Untergrund und nit einem System, das eine von der Abbildungsoberfläche im Abstand angeordnete Elektrode/ eine Einrichtung zur Erzeugung eines Spannungsabfalls zwischen der Elektrode und dem Untergrund zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes und eine Einrichtung zum Umführen von elektrisch leitenden Trägerteilchen längs eines Weges durch den Raum zwischen der Abbildungsoberfläche und der Elektrode umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentliehen gleichmäßig dicke Schicht aus Widerstandsmaterial (25) sich in engem Kontakt mit der Elektrode (22) befindet und

die Dicke der Schicht (25) und die Resistivität des Materials so gewählt sind, daß die während eines durch Träger verursachten Kurzschlusses freiwerdende Energie auf ein vorbestimmtes, zu keiner Zerstörung führendes Niveau begrenzt wird und die Auswirkungen eines solchen Vorganges auf das Feld auf einen lokalisierten Teil dieses Feldes begrenzt werden.
2. Elektrostatographisches Verarbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System ein Entwicklungssystem zur Entwicklung von latenten elektrostatischen Bildern ist, die von der Abbildungsoberfläche getragen werden, während sich diese Oberfläche durch eine Entwicklungszone hindurchbewegt, die Elektrode (22) eine angrenzend an die Entwicklungszone angeordnete Entwicklungselektrode zur Verstärkung der Entwicklung der farbigen Bildbereiche bzw. zur Unterdrückung der Entwicklung der Untergrundbildbereiche ist und die Trägerteilchen mit Tonerteilchen in einem Entwickler vermischt sind.

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3. Elektrostatographisches Verarbeitungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsgerät ein xerographisches Gerät ist und die Abbildungsoberfläche ein Photorezeptor ist.
4. Elektrostatographisches Verarbeitungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (25) ein etwa 0,0254 nun (1 mil) bis 0,635 mm (25 mil) dicker Überzug auf der Elektrode (22) aus einem Material mit einer Pesistivität von

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etwa 10 bis 10 0hm.cm ist.
5. Elektrostatographisches Verarbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen ferromagnetisch sind, der Entwickler in und durch die Entwicklungszone mittels einer Einrichtung umgeführt wM, die wenigstens eine Auftragrolle mit einer stationären Permanentmagnetanordnung umfaßt, die zusammen mit einem elektrisch leitenden, drehbaren, nichtmagnetischen Material gelagert ist und der Mantel die Elektrode bildet.
6. Elektrostatographisches Verarbeitungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberzug (25) auf dem Mantel (22) ein leitender Gummi ist, der mit Ruß dotiert ist und so ausgewählt ist, daß er einen ausreichend hohen Reibungskoeffizienten zum Transport des Entwicklers infolge der Drehung des Mantels (22) aufweist.
7. Elektrostatographisches Verarbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das System ein Reinigungssystem zur Entfernung von rückständigen Tonerteilchen von der Abbildungsoberfläche während des Fortschreitens derselben durch eine Reinigungszone hindurch ist, die Elektrode angrenzend an die Reinigungszone angeordnet ist, um Tonerteilchen von der Abbildungsoberfläche abzuziehen und die Trägerteilchen zum Aufsammeln der Tonerteilchen in die Reinigungszone und durch diese hindurch umgeführt werden.

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8. Elektrostatographisches Verarbeitungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen ferromagnetisch sind und die Einrichtung zum Umführen der Trägertexlchen eine Peinigungsrolle (34) mit einer stationären Permanentmagnetanordnung umfaßt, die zusammen mit einem elektrisch leitenden, drehbaren, nichtmagnetischen Mantel (42) gelagert ist und der Mantel (42) die Elektrode bildet.
9. Elektrostatographisches Verarbeitungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der überzug auf dem Mantel (42) ein leitender Gummi ist, der mit Ruß dotiert ist und so ausgewählt ist, daß er einen ausreichend hohen Reibungskoeffizienten zum Transport der Trägerteilchen infolge der Drehung des Mantels (42) aufweist.

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