DE2555854B2

DE2555854B2 - Elektrostatische Aufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2555854B2
Application number: DE2555854A
Authority: DE
Inventors: Lawrence J. Fraser; Delmer G. Parker; Joseph L. Henrietta Scaletta
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1975-02-24
Filing date: 1975-12-11
Publication date: 1979-02-15
Also published as: IT1052085B; DE2555854C3; SE7514706L; GB1486970A; SE7811045L; DE2555854A1; JPS5198033A; FR2301849B1; NL7515146A; SE408672B; AU8710575A; FR2301849A1; JPS5921034B2; CA1066044A; SU626710A3; US3950089A; AU498087B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Aufzeichnungsvorrichtung mit einem mit einer elektrisch leitenden Rückseite versehenen Aufzeichnungsträger für elektrostatische Ladungsbilder und mit mindestens einer der Entwicklung oder der Reinigung des Aufzeichnungsträgers dienenden Behandlungsstation, die eine zur Vorderseite des vorbeigeführten Aufzeichnungsträgers mit Abstand angeordnete und im wesentlichen gleichmäßig dick mit Widerstandsmaterial beschichtete Elektrode, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Spannungsabfalls zwischen der Elektrode und der

ίο Rückseite des Aufzeichnungsträgers und eine Einrichtung zum Umführen von elektrisch leitenden Trägerteilchen längs eines Weges durch den Raum zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Elektrode umfaßt
Eine derartige Vorrichtung ist durch die US-PS 35 80 673 bekanntgeworden. Das Widerstandsmaterial .für die Beschichtung der Elektrode ist dort ein Halbleitermaterial, das zu einer Begrenzung der Abführung von Energie bei durch die Trägerteilchen verursachten Kurzschlüssen nicht geeignet ist

Durch die DE-AS 24 60 782 ist vorgeschlagen worden, die Oberflächenschicht einer Magnetbürstenwalze aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere polymerem Material, mit zumindest 0,025 cm Dicke auszubilden. Eine Begrenzung von Energie ist damit nicht möglich und auch nicht angesprochen.

Bei bekannten elektrostatischen Druckverfahren wird eine gleichförmig aufgeladene Abbildungsoberfläche oder ein Aufzeichnungsträger in bildhafter Gestalt selektiv entladen, um ein latentes elektrostatisches Bild

jo zu formen, welches dann durch Auftragen eines feinen Farbmaterials, das als Toner bezeichnet wird, 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 mit Toner entwickelten 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 Elektrophotographie oder Xerographie ist wohl das beste Beispiel für den außergewöhnlichen wirtschaftlichen Erfolg des zuvor beschriebenen Verfahrens. Bei der Xerographie wird ein Photorezeptor als Abbildungsoberfläche verwendet. Es ist jedoch bekannt, daß es auch andere Arten von elektrostatographischen Verarbeitungsgeräten gibt. Beispielsweise gibt es Verarbeitungsgeräte, bei denen die Abbildungsoberfläche ein gleichförmig aufgeladener Isolator ist, der selektiv entladen wird, und iwar 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 sind xerographische und ähnliche elektrostatographische Druckverfahren nicht auf eine Anwendung allein bei Kopiergeräten und Duplikationsgeräten beschränkt. Es hat sich beispielsweise herausgestellt, daß diese Verfahren ebenfalls bei der Bildtelegraphie von Nutzen sind.
Einer der bevorzugten Träger zur Ausgabe des für die Entwicklung erforderlichen Toners ist ein Zweikomponenten-Entwickler, der ein Gemisch aus Tonerteilchen und größeren, sogenannten Trägerteilchen umfaßt. Normalerweise wird ein Reibungselektrizitätsvorgang

ausgenutzt, um elektrische Ladungen von entgegengesetzter Polarität in den Tonerteilchen und in den Trägerteilchen zu induzieren. Hierzu werden gewöhnlich die Materialien für die Toner- und Trägerkomponenten des Entwicklers, in manchen Fälien auch der Trägerüberzug so gewählt, daß sie in der reibungselektrischen Folge voneinander entfernt werden. Ferner wird bei dieser Auswahl die relative reibungselektrische Rangfolge 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 tonarme Trägerteilchen, d.h. Trägerteilchen, die im wesentlichen frei von Toner sind, in Reinigungssystemen 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 werden, die wenigstens teilweise die Kräfte neutralisiert, welche diese an der Abbildungsoberfläche festhalten. Daraufhin werden die Trägerteilchen in Berührung mit der Abbildungsoberfläche gebracht, um die Tonerteilchen aufzusammeln.

Die Abbildungsoberfläche eines xerographischen j5 oder ähnlichen elektrostatographischen Verarbeitungsgerätes ist im wesentlichen ein elektrisch isolierendes Element, welches auf einem elektrisch leitenden Untergrund aufgetragen ist. Bei Entwicklungs- und Reinigungssystemen solcher Verarbeitungsgeräte sind 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 unbelichteten Bereiche. Die Entwicklungselektrode ist gewöhnlieh so vorgespannt, daß Untergrundentwicklung unterdrückt wird.

Bisher ergaben sich Schwierigkeiten bei dem Versuch der Anwendung elektrisch leitender Trägerteilchen in Systemen, die auf lokalisiert erzeugten elektronischen 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 Verringerung einiger dieser Schwierigkeiten wurden zwar schon verschiedene Versuche gemacht, in der Technik wird jedoch immer noch nach einer vollständigen Lösung gesucht. Beispielsweise wurde versucht, die Entwicklungselektrode und das Gehäuse eines Entwicklungssystems auf demselben Potential zu halten, wodurch jeglicher Stromfluß dazwischen unterbunden wird, selbst wenn leitende Trägerteilchen den Zwischenraum überbrücken. Dieser Versuch 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 Trägerteilchea ermöglicht, so daß ein Kurzschluß zwischen der Elektrode und dem leitenden Untergrund der Abbildungsoberfiäche entsteht

Elektrisch leitende Trägerteilchen werden daher im allgemeinen nicht bevorzugt verwendet Andererseits stellen leitende Materialien, wie beispielsweise nackte Nickel- und Eisenkügelchen, in manchen Fällen die beste Wahl für die Trägerkomiponente dar. 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, bei einer elektrostatischen Aufzeichnungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art die Auswirkungen von durch Trägerteilchen verursachten Kurzschlüssen während der Entwicklungs- oder Reinigungsvorgänge zu begrenzen. Die Entwicklungs- und Reinigungssysteme der beschriebenen Art sollen in der Lage sein, ein vorbestimmtes Leistungsniveau selbst dann aufrechtzuerhalten, wenn durch Trägerteilchen verursachte Kurzschlüsse auftreten, die an dem elektrisch leitenden Untergrund des Aufzeichnungsträgers bzw. der Abbildungsoberfläche einer derartigen Aufzeichnungsvorrichtung enden.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Beschichtung der Elektrode aus einem 0,0254 mm bis 0,635 mm dicken Überzug eines Materials mit einem spezifischen Widerstand von 10⁷ bis 10⁹ Ohm · cm besteht.

Weiterbildungen bzw. zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den Ansprüchen 2 bis 6 hervor.

Die Elektrode bzw. Elektroden des Entwicklungs- und/oder Reitiigungssystems der elektrostatischen Aufzeichnungsvorrichtung sind überzogen oder auf sonstige Weise in enger Berührung gehalten mit einer äußeren Schicht aus Widerstandsmaterial, das so gewählt ist, daß es einen ausreichenden spezifischen Widerstand und eine solche Dicke aufweist, daß die bei jeglichen durch Trägerteilchen verursachten Kurzschlüssen freiwerdende Energie auf ein vorbestimmtes, zu keiner Zerstörung führendes niedriges Niveau beschränkt und die Auswirkungen eines derartigen Vorgangs lokalisiert sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

F i g. 1 eine vereinfachte Schnittansicht eines im wesentlichen herkömmlichen Magnetbürstenentwicklungssystems,

F i g. 2 ein elektrisches Grundmodell des in F i g. 1 gezeigten Entwicklungssystems,

F i g. 3 eine vereinfachte Schnittansicht eines Magnetbürstenentwicklungssystems, bei dem die Erfindung verwirklicht wurde,

F i g. 4 eine elektrisches Grundmodell des in F i g. 3 dargestellten Entwicklungssystems, und

F i g. 5 eine vereinfachte Schnittansicht eines Magnet-

bürstenreinigungssystems, bei dem die Erfindung angewendet wurde.

Es soll nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig.! Bezug genommen werden; es erscheint nützlich, zunächst ein einfaches Megnetbürstenentwicklungssystem 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 einer 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 xerographische 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 Kopienqualität wurden die Magnetbürstenentwicklungssysteme immer mehr verfeinert. Typischerweise umfassen jedoch derartige Systeme ein Gehäuse 15, welches eine oder mehrere in Umdrehung versetzte Auftragsrollen 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 vorgesehen, 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. Die Borsten sind nur in einem relativ schmalen Bereich stark ausgebildet, der mehr oder weniger um eine Linie zentriert ist, längs der die Auftragsrolle 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 22 flammgespritzt oder auf andere Weise behandelt, so daß sie einen ausreichend hohen Reibungskoeffizienten aufweist, um den Entwickler wirksam mitzunehmen.

Es soll nun zusätzlich auf Fig. 2 Bezug genommen werden, aus der hervorgeht, daß der Mantel 22 der Auftragsrolle 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 23 dargestellt ist. Wenn beispielsweise die Bildbereiche des Photorezeptors 12 auf etwa +800 Volt aufgeladen sind und die Hiniergrundbereiche auf nur etwa +200VoIt aufgeladen sind, so kann eine verbesserte Abdeckung der undurchschossenen Bereiche erzielt werden, während sich ein akzeptables niedriges Hintergrundentwicklungsniveau 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 Brückenbildung 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 Kurzschlußbewegungcri 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 Strombegrenzungswiderstandes 24 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:

E =

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

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 Entwick-

bo lungsspannungsdifferenz von der Elektrode mm 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

b5 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 Pholorezeptors 12 bis auf seinen Schmelzpunkt. Allgemein kann gesagt werden, daß ein Strombegrenzungswiderstand 25 mit einem Widerstand von etwa I 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 F i g. 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 (Fig. 1 und 2) fortfallen. Ansonsten ist jedoch das erfindungsgemäße 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 =

A -

worin ρ der spezifische Widerstand 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, um 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 nominellen Querschnittsbereich für jedes Trägerteilchen verwendet werden, um akzeptable Bereiche für den spezifischen Widerstand 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 Mikrometer verwendet werden, ein 0,0254 mm bis 0,635 mm dicker Oberzug aus einem Material mit einem spezifischen Widerstand von 10⁷—10⁹Ohm - cm normalerweise zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Experimentell wurde bestätigt, daß ein 0,635 mm dicker Überzug aus leitendem Gummi, der zur Erzeugung eines spezifischen Widerstands von 10⁸OlIm · cm mit Ruß dotiert ist, nicht nur die vorstehend erwähnten Aufgaben erfüllt, sondern auch einen ausreichend hohen Reibungskoeffizienten aufweist, um an der mit dem Entwickler in Berührung gelangenden Oberfläche einer MagnetbüTstenauftragrolfe verwendet zu werden, beispielsweise auf der äußeren Fläche des Mantels 22.

Es soll nun Bezug auf Fi g. 5 genommen werden und gleichzeitig betont werden, daß der Erfindungsgedanke auch auf Reinigungssysteme 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

κι 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

ι "> 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

2) übertragen werden.

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

in der von einem Sammelbehälter 38 ausgeht, durch die Reinigungszone 32 führt, an der Säuberungsrolle 35 vorbei und dann zurück zum Sammelbehälter 38. Die Trägerteilchen auf diesem Weg unterliegen dem Einfluß (2) eines Magnetfeldes, welches eine solche Form besitzt,

ij 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 Reinigungsrolle 34 zweckmäßigerweise eine stationäre Permanentmagnetanordnung 41, die inner-

4(i halb 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

ν-, ein Spannungsabfall von etwa 1000 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

V) die rückständigen Tonerteilchen vom Photorezeptor 12 auf die Tonerarmen 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 gelrennt 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

Μ 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

b5 Tonerteilchen von dem Mantel 42 auf die Säuberungsrolle 35 abgezogen werden.

Durch die Erfindung wird die Leistungsfähigkeit des Reinigungssystems 31 verbessert, wenn elektrisch

ίο

leitende Trägerteilchen darin verwendet werden. Insbesondere besitzt die äußere Oberfläche des Mantels 42 der Reinigungsrolle 34 einen Überzug 43, welcher eine Dicke und einen spezifischen Widerstand 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 bis 0,635 mm Dicke aus einem Material mit einen spezifischen Widerstand von 10⁷ —10⁹ Ohm · cm für diesen Zweck zufriedenstellende Ergebnisse. Zur Bildung eines derartigen Überzugs bei gleichzeitiger Erzielung eines ausreichend hohen Reibungskoeffizienten zur Verwendung in einem Magnetbürstensystem 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 erga

ben, 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 Reibungskoeffizienten aufweist, um für die Verwendung bei Auftragrollen in Magnetbürsten-Entwicklungs- und Reinigungssystemen geeignet zu sein.

Eine sogenannte »Mit«-Betriebsweise wird in den hier gezeigten Entwicklungs- und Reinigungssystemen angewendet, d. h. die Trommel 14 dreht sich in einer Richtung, während die Auftragrolle 16 (Fig.3) und die Reinigungsrolle 34 (Fig.5) in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden; es leuchtet jedoch ein, daß eines der beiden oder beide Systeme auch in »Gegen«-Betriebsweise arbeiten können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrostatische Aufzeichnungsvorrichtung mit einem mit einer elektrisch leitenden Rückseite versehenen Aufzeichnungsträger für elektrostatisehe Ladungsbilder und mit mindestens einer der Entwicklung oder der Reinigung des Aufzeichnungsträger dienenden Behandlungsstation, die eine zur Vorderseite des vorbeigeführten Aufzeichnungsträger mit Abstand angeordnete und im wesentlichen gleichmäßig dick mit Widerstandsmaterial beschichtete Elektrode, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Spannungsabfalls zwischen der Elektrode und der Rückseite des Aufzeichnungsträgers und eine Einrichtung zum Umführen von elektrisch leitenden Trägerteilchen längs eines Weges durch den Raum zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Elektrode umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (25, 43) der Elektrode (22, 42) aus einem 0,0254 mm bis 0,635 mm dicken Überzug eines Materials mit einem spezifischen Widerstand von 10⁷bis 10⁹Ohm · cm besteht

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger (12) eine Photoleiterschicht aufweist, und die Ladungsbilder auf elektrophotographischem Wege erzeugt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen ferromagnetisch sind und mittels einer Magnetbürsten-Einrichtung umgeführt werden, die wenigstens eine stationäre Permanentmagnetanordnung (21, 41) in einem elektrisch leitenden, drehbaren, nichtmagnetischen, zylindrischen Mantel (22, 42) umfaßt, wobei der Mantel die Elektrode bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (25, 43) auf dem Mantel (22,42) 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 (22, 42) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstation eine Entwicklungseinrichtung (16) mit einer Entwicklungszone (13) für den Aufzeichnungsträger (12) ist, die Elektrode eine Entwicklungselektrode (22) 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.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstation eine Reinigungseinrichtung (31) zur Entfernung von rückständigen Tonerteilchen von dem Aufzeichnungsträger (12) während des Fortschreitens desselben durch eine Reinigungszone (32) hindurch ist und die Elektrode eine Reinigungselektrode (42) ist, um Tonerteilchen von dem Aufzeichnungsträger (12) abzuziehen und die Trägerteilchen zum Aufsammeln der Tonerteilchen in die Reinigungszone (32) und durch diese hindurch umgeführt werden.