DE2605194C2 - Elektrophotographisches Kopierverfahren und elektrophotographische Kopiervorrichtung - Google Patents

Elektrophotographisches Kopierverfahren und elektrophotographische Kopiervorrichtung

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Description

sogenannte Randeffekt auf, bei dem die Ränder von flächigen Gebilden stärker als die mittleren Teile entwickelt werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 7 genannten Art so weiter zu bi'den, daß sich Kopien mit hohem Kontrast ergeben, die frei von Schleierbildungen sind.
Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Kopierverfahren durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die crfindungsgemäße Kopiervorrichtung ist in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 7 angegebenen Weise ausgebildet.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 6 und 8 bis 10.
Im folgenden werden anhand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert
Fig. 1 zeigt in einer Schnittansicht einen Teil der Entwicklungseinrichtung für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig.2 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kopiervorrichtung.
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte und vereinfachte Seitenansicht der Entwicklungseinrichtung der in F i g. 2 dargestellten Kopiervorrichtung.
Der Grundaufbau der beim erfindungsgemäßen elektrofotografischen Verfahren verwandten Entwicklungsvorrichtung ist in Fi g. 1 dargestellt. Ein Bildträger 1 besteht beispielsweise aus einem geerdeten, leitenden Träger 2 und einer fotoleitenden Schicht 3, die mit Hilfe eines herkömmlichen auf dem Gebiet der Elektrofotografie verwandten Verfahrens auf seiner Oberfläche ausgebildet ist. Ein latentes elektrostatisches Bild 4 ist mit Hilfe eir -s geeigneten Verfahrens, beispielsweise durch Aufladen und Belichten mit einem Original auf der Oberfläche des Bildträgers 1 ausgebildet. Das latente elektrostatische Bild wird dann entwickelt. Eine /um Entwickeln des latenten elektrostatischen Bildes verwandte Entwicklungsvorrichtung enthält ein EIe ment 6 /um Halten des Entwicklers, beispielsweise in Form eines Hohlzylinders mit einem isolierenden Überzug 7 auf der Oberflache, und ein magnetisches Element 5, das im Element 6 zum Halten des Entwicklers vorgesehen .it. Der Hauptkörper 8 des Elementes 6 zum Halten des Entwicklers besteht aus einem nicht magnetischen metallischen Material, beispielsweise aus Aluminium. Der Hquptkörper 8 kann geerdet sein. Es ist wichtig, daß der Überzug 7 auf der Oberfläche aus einem isolierenden Material mit einem Widerstand von wenigstens 10' Ohi'i pro cm2, vorzugsweise wenigstens 10s Ohm pro cm2, d.h. beispielsweise aus einem organischen isolieren'len Überzug aus Polystyrol oder Polyethylenterephthalat, einem anorganischen isolierenden Überzug, beispielsweise aus Aluminiumoxid oder aus einer Mischung dieser Materialien besteht. Der Magnet 5 kann (sine beliebige Form haben, solange er seine Funktion erfüllt, nämlich einen aus einem leitenden oder halbleitenden Tonermaterial zusammengesetzten Entwickler magnetisch auf der Oberfläche des Elementes 6 zu halten. Vorzugsweise besteht er aus einem Wi./Zertförmigen Permanentmagneten mit einer Vielzahl von um den Magneten herum angeordneten Magnetpolen, die wechselweise einander entgegengesetzt sind. Ein magnetisch anziehbarer Entwickler 9, der magnetisch auf der Oberfläche des ■ Elementes 6 zum Halten des Entwicklers in einer Schicht gehalten wird, dessen Dicke auf einen gewünschten Wert durch ein geeignetes bekanntes Verfahren eingestellt werden kann, besteht aus einem leitenden oder halbleitenden Tonermaterial.
lu Wenn die Oberfläche des Elementes 6 zum Halten des Entwicklers, die den Entwickler 9 hält, mit der Oberfläche des Bildträgers 1, die das latente elektrostatische Bild 4 trägt, über den Entwickler 9 in Kontakt kommt, induziert die Ladung des latenten elektrostati-
is sehen Bildes 4 eine Ladung mit der entgegengesetzten Polarität zur Ladung des latenten elektrostatischen Bildes an dem Abschnitt des leitenden Hauptkörpers 8 des Elementes zum Halten des Entv/icklers, der dem latenten elektrostatischen Bild entspricht. Da die Isolierschicht 7 vorgesehen ist, dringt die induzierte Ladung jedoch nicht in das Ton" material 9 ein. Andererseits wird ein starkes elektpsches Feld, das durch die Feldlinien 11 dargestellt ist, zwischen der induzierten Ladung 10 und der Ladung des latenten elektrostatischen Bildes erzeugt, wenn der Abitand zwischen beiden ausreichend klein gehalten wird. Als Folge davon wird eine Kraft auf diejenigen Teilchen des Tonermaterials 9 im elektrischen Feld ausgeübt, die sich in der Nähe der Ladung des latenten elektrostatischen
><> Bildes 4 befinden, so daß diese Tonerpartikel zur Ladung des latenten elektrostatischen Bildes 4 hin angezogen werden. Wenn die Isolierschicht 7 fehli fließt die induzierte Ladung 10 vom leitenden Hauptkörper 8 de? Elementes /um Halten des
η Entwicklers zur Innenseite des Tonermaterials 9 und wird das Potential des Tonermaterials 9 gleich dem Potential des leitenden Hauptkörpers 8. nämlich gleich dem Erdpotentia!. wenn der Hauptkörper 8 geerdet ist. Somit ergibt sich, daß dann, wenn eine elektrische
4D Ladung in einem bildfreien Bereich vorliegt, der Toner am bildfreien Bereich infolge des Potentialuntjrschiedcs zwi' ;hen dem Potential der Tonerteilchen, beispielsweise dem Erdpotential und dem Potential, das von der im bildfreien Bereich vorliegenden Ladung herrührt, haftet
4ϊ Das heißt, daß bei einem Unterschied zwischen den Erdpotential und dem Potential des bildft iien Bei eiche". das Tonermaterial auch am bildfreien Bereich haftet, was unerwünschte Erscheinungen, beispielsweise die Schleierbildiingen. zur Folge hat Die Isolierschicht 7.
>r> die auf dem leitenden Hauptkörper 8 ausgebildet ist. verhindert ein Fließen der elektrischen Ladung zum Tonermaterial, so daß das Potential des Tonermaterials gleich dem niedrigsten Potential auf der Oberfläche dfc^ elektrosiatischen Bildträgers 1. d.h. gleich dem Poten-
■>■) tial des bildfreien Bereiches wird. Folglich ist der Potentialunterschied zwischen dem Tone'materibl 9 und dem bildfreien Bereich immer gleich Null. Das ist der Grund, warum das Haften des Tonermatenals am bildfreien Bereich in stärkerem Maße reduziert ist als es
6n bei herkömmliche; Entwicklungsverfahren unter Verwendung eines leitenden oder halbleitenden Tonermaterials der Fall ist.
Im folgenden wird anhand von Fig, 2 u. 3 eine elektrofotografische Vorrichtung beschrieben, die mit
einer Entwicklungsvorrichtung und einer Übertra gungsvorrichtung ausgerüstet ist.
Die dargestellte Vorrichtung enthält eine lichtempfindliche Trommel 101, die beispielsweise mit einer
leitenden Grundplatte und einer auf deren Oberfläche ausgebildeten fotoleitenden Schicht versehen ist und sich in Richtung des Pfeiles drehen kann. Im oberen Bereich der Vorrichtung ist eine Einrichtung 103 zum Befördern eines Originals vorgesehen, die ein zu kopierendes Original 102 mit einer Geschwindigkeit gleich der Umfangsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen Trommel 101 befördert.
Ein Bereich, in dem das latente elektrostatische Bild ausgebildet wird, ein Entwickluftgsbereich, ein Übertragungsbereich usw. befinden sich längs des Umfanges der lichtempfindlichen Trommel. Der Bereich, in dem das latente elektrostatische Bild ausgebildet wird, enthält eine Ladeeinrichtung 104, um die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel in einer bestimmten Polarität aufzuladen. Vorzugsweise ist eine Ladeeinrichtung 104 vorgesehen, die die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel auf 100 bis 600 Volt, vorzugsweise etwa 300 Volt, aufladen kann. Diese Ladeeinrichtung kann beispielsweise aus einer Coronaiadeeinrichiung mit einer Hochgleichspannungsquelle von 4 bis 8 kV bestehen. Fine allgemein mit 105 bezeichnete Optik projiziert ein Bild des Originals 102 auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel, die in einer bestimmten Polarität aufgeladen ist. Auf diese Weise wird ein latentes elektrostatisches Bild, das dem Original 102 entspricht, auf der Trommeloberfläche ausgebildet.
Der Entwicklungsbereich enthält eine Entwicklungsvorrichtung 106 zum Entwickeln des latenten elektrostatischen Bildes durch Aufbringen eines leitenden oder halbleitenden Tonermaterials. Anhand von F i g. 11 wird die Entwicklungsvorrichtung 106 im einzelnen beschrieben. Die Entwicklungsvorrichtung 106 besteht aus einem Hauptkörper 108 aus einem nicht magnetischen metallischen Material, beispielsweise aus Aluminium und einem Überzug 109 auf der Oberfläche des Hauptkörpers 108 aus einem isolierenden Material wie Aluminiumoxid, der dadurch erhalten wird, daß die Oberfläche des Hauptkörpers 108 oxidiert wird. Ein Element 107 zum Halten des Entsvicklers ist in eine Richtung entgegen der Drehrichtung der lichtempfindlichen Trommel drehbar vorgesehen. Im Element 107 zum Halten des Entwicklers ist beispielsweise ein Permanentmagnet 110 ortsfest angebracht, der acht Magnetpole mit wechselweise entgegengesetzten Polaritäten entlang seines Umfanges aufweist. Der Permanentmagnet 110 ist vorzugsweise in einer derartigen Lage vorgesehen, daß ein Punkt 111. an dem sich die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel und die Oberfläche des Elementes zum Halten des Entwicklers so nahe wie möglich kommen, sich zwischen zwei Magnetpolen txfindet. Die Entwicklungsvorrichtung 106 enthält weiterhin einen Behälter 112 für den Entwickler, von dem aus der leitende oder halbleitende Toner auf die Oberfläche des Elementes zum Halten des Entwicklers gebracht wird. Die Spitze eines ebenen Plattenteils 113, das den Boden des Behälters 112 für den Entwickler bildet, erstreckt sich bis zu einer Stelle in der Nähe der Oberfläche des Elementes zum Halten des Entwicklers und bildet somit ein Element zum Regeln der Dicke der Tonerschicht, die auf dem Element zum Halten des Entwicklers festgehalten werden soll. Vorzugsweise beträgt der Abstand d\ zwischen dem vorderen Ende des ebenen Plattenteils 113 und der . Oberfläche des Elementes 107 zum Halten des Entwicklers 0,2 bis 1,0 mm, insbesondere 0,35 bis 0,6 mm. Der Übertragungsbereich enthält eine Coronaentladevorrichtung 115 zum Anlegen einer Coronaentladung an der Rückfläche eines Empfängerpapierblattes 114, dessen Vorderfläche mit dem auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel ausgebildeten Tonerbild in Kontakt steht. Die Coronaentladevorrichtung 115 kann das durch eine Entwicklung mit einem leitenden oder halbleitenden Tonermaterial erhaltene Tonerbild auf • das Empfängerblatt 114 in gutem Zustand übertragen.
Eine Lichtquelle 116 zum Bestrahlen der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel und somit zum Entfernen der Ladung auf der lichtempfindlichen Trommel ist in Drehrichtung der lichtempfindlichen Ti >mmei stromabwärts vom Übertragungsbereich vorgesehen. Eine Reinigungseinrichtung 117 ist stromabwärts der Lichtquelle 116 vorgesehen, um das verbleibende Tonermaterial auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel zu entfernen. Wenn das Tonermaterial durch Druck fixiert wird, enthält die Reinigungseinrichtung 117 vorzugsweise eine drehbare Hülse und einen ortsfesten Permanentmagneten, der in der Hülse vorgesehen ist und das auf der Trommeloberfläche verbliebene Tonermaterial magnetisch auf die
Ά Oberfläche der Hülse anzieht. Der Grund dafür liegt darin, daß bei der Verwendung einer Reinigungseinrichtung aus einer herkömmlichen Bürste oder einer blattförmigen Schaufel und ΐείπι Anliegen eines Druckes und/oder bei einer Erwärmung des Tonermate· rials es sehr wahrscheinlich ist. daß das Tonermaterial auf der Trommeloberfläche fixiert wird.
Die elektrofotografische Vorrichtung enthält weiterhin eine Fördereinrichtung 118 für die Empfängerblätler. die die Empfängerblätter 114 synchron zur Drehung
der lichtempfindlichen Trommel zum Übertragungsbereich befördert. Bei dem in der Figur dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel enthält die Fördereinrichtung 118 eine gewöhnliche Schneideinrichtung zum Schneiden der Empfängerblätter, die von einer Rolle 119 in geeigneter Länge entsprechend der Länge des Originals 102 abgezogen werden. Das von der Rolle 119 abgezogene und auf eine geeignete Länge geschnittene Empfängerblatt wird zum Übertragungsbereich durch eine bekannte Einrichtung, beispielsweise durch Förderwalzen, befördert und kommt dort mit dem auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel ausgebildeten Tonerbild in Kontakt. Gleichzeitig wird vj der Entladung der Coronaentladevorrichtung 115 unterworfen, wodurch das auf der Trommeloberfläche ausgebildete Tonerbild auf das Empfängerblatt übertragen wird. Das Empfängerblatt mit dem auf diese Weise übertragenen Tonerbild wird dann über eine Fixiereinrichtung 12t zum Fixieren des Tonerbildes auf dem Empfängerblatt mit Hilfe von Druck oder Hitze zu einem Auffangbehälter 122 befördert
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Elektrofotografisches Kopierverfahren, bei dem auf der Oberfläche eines Bildträgers ein latentes elektrostatisches Bild ausgebildet wird, das mittels eines Einkomponententoners aus einem magnetischen und elektrisch leitenden oder halbleitenden Material dadurch entwickelt wird, daß die Oberfläche des Bildträgers über den Toner mit der Oberfläche eines den Toner haltenden Tonerhalteelementes in direkte Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tonerhalteelement aus einem elektrisch leitenden Hauptkörper mit einem elektrisch isolierenden Überzug auf der dem Bildträger zugewandten Seite verwandt wird, dessen Flächenwiderstand wenigstens 103 Ohm/cm2 beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierender Überzug verwandt wird, der einen Flächenwiderstand von wenigstens IO5 Ohm/a-.,'hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierender Überzug verwandt wird, der aus einem Metalloxid besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tonermaterial verwandt wird, das einen Teilchendurchmesser von 2 bis 30 μ hat.
5. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß das Tonermaterial einen Teilchendurchmesser von 7 bis 15 μ hat.
6. Verfahre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil hen des Tonermaterials ellipsoidförmij, sind.
7. Elektrofotografische Kopiervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens π ch Anspruch 1 mit einer Einrichtung zur Ausbildung eines latenten elektrostatischen Bildes auf der Oberfläche eines Bildträgers und mit einer Entwicklungseinrichtung, die ein Tonerhalteelement aufweist, an dem ein Einkomponententoner aus einem magnetischen und elektrisch leitenden oder halbleitenden Material gehalten ist und das über den Toner mit der Oberfläche des Bildträgers in direkte Berührung bringbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß das Tonerhalteelement aus einem elektrisch leitenden Hauptkörper mit einem elektrisch isolierenden Überzug auf der dem Bildträger zugewandten Seite besteht, dessen Flächenwiderstand wenigstens 103 Ohm/cm2beträgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Überzug des Entwicklerhalteelementes einen Flächenwiderstand von wenigstens 105 Ohm/cm2 hat.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8. dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Überzug des f.ntwicklerhalteelementes aus einem Metalloxid besteht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklerhalteelement zylinderförmig und drehbar angeordnet ist und daß der Magnet ein walzenförmiger ortsfester Permanentmagnet ist, der mehrere Magnetpole mit wechselweise entgegengesetzten Polaritäten ent' lang seines Umfanges aufweist.
Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisches Kopierverfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art sowie eine elektrofotografische Kopiervorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 7 angegeben ist
Aus der US-PS 31 66 432 ist ein elektrofotografisches Kopierverfahren bekannt, bei dem die Oberfläche eines leitenden Elementes zum Halten des Entwicklers mit
ίο Entwicklerteilchen gleichmäßig bedeckt wkd und anschließend die Entwicklerteilchen mit dem latenten elektrostatischen Bild auf der Oberfläche des Bildträgers in Berührung gebracht werden, um eine elektrische Ladung durch die elektrostatische Kraft des latenten elektrostatischen Bildes in den Entwicklerteilchen zu 'nduzieren, damit dadurch die Entwicklerteilchen am latenten elektrostatischen Bild haften. Bei diesem Verfahren werden die Entwicklerteilchen in Form einer Schicht auf der Oberfläche des leitenden Elementes, beispielsweise durch van der Waal'sche Kräfte, festgehalten und es stehen das den Entwickler haltende Element und der Bildträger über diese Schicht aus Entwicklerteilchen miteinander in Kontakt. Dieser Kontakt hat zur Folge, daß eine große elektrische
2ϊ Ladungsmenge vom leitenden Element zu den leitenden Entwicklerteilchen fließt. Diese Ladung fließt durch die leitende Entwicklerschicht und erreicht die Teilchen, die sich in der Nähe \έγ Vorderfläche der Entwicklerschicht, d. h. in der Nähe der Kontaktstelle mit der
so elektrischen Ladung des latenten elektrostatischen Bildes befinden. An dieser Stelle wird daraufhin eine große elektrische Ladungsmenge aufgebaut. Auf diese Weise ziehen die in den leitenden Entwicklerteiichen induzierten elektrischen Ladungen und die das latente elektrostatische Bild bildenden elektrischen Ladungen einander an. so daß sich die Entwicklerteiichen von der Oberfläche des Elementes zum Halten des Entwicklers lösen und an der Oberfläche des Bildträgers haften.
Dieses Entwicklungsverfahren ist dann vorteilhaft.
wenn ein Bild mit einem großen Bild*'!ärhenbereich oder mit einer gleichmäßigen Tönung erhalten werden soll, es hat jedoch den Nachteil, daß d'C Entwicklerteiichen auf der Oberfläche des Bildträgers selbst bei einer geringen Restladungsmenge im bildfreien Flächenbereich haften, da die induzierte Ladung sehr leicht und schnell in den Entwicklerteiichen auftritt, was zur Folge hat. dcß sich im entwickelten Bild starke Schleierbildun gen /eigen.
In der älteren deutschen Patentanmeldung gemäß
in DE-OS 25 54 345 wird ein Entwicklungsverfahren für elektrostatisch aufgezeichnete Bilder Geschrieben, bei dem gleichfalls ein latentes elektrostatisches Bild mit einem Toner entwickelt wird, der auf einem Tonerhalteelement gehalten ist. Der Toner besteht aus einem
5ΐ polarisierbaren Tonermaterial, in das magnetisierbare Teilchen eingebettet sind, während das Tonerhalteele ment vollständig aus einem elektrisch nicht leitenden und nicht polarisierbaren Material hergestellt ist
Da bei diesem Verfahren das Tonerhalteelement vollständig aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht, werden keine Ladungen in diesem Element aufgrund der Ladung des latenten elektrostatischen Bildes auf dem Bildträger induziert Der sich dadurch ergebende Kraftlinienverlauf des Feldes der Ladungen des latenten elektrostatischen Bildes führt dazu, daß die Tonerteilchen arri Bildträger auch neben den eigentlichen Bildbereichen haften, so daß in diesen Bereichen sogenannte Geisterbilder entstehen. Weiterhin tritt der
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