DE3019266C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entwicklung eines auf einer umlaufenden fotoleitenden Fläche aufgezeichneten latenten Ladungsbildes mittels magnetischer Teilchen, insbesondere für einen elektrofotografischen Drucker.

Im allgemeinen weist ein elektrofotografischer Drucker eine fotoleitende Fläche auf, die im wesentlichen gleichmäßig auf ein Potential aufgeladen wird, um sie zu sensibilisieren. Auf den aufgeladenen Bereich der fotoleitenden Fläche wird dann ein sichtbares Bild einer Kopier- oder Druckvorlage projiziert. Dadurch wird auf der fotoleitenden Oberfläche ein latentes, elektrostatisches Bild aufgezeichnet, das den mit Informationen versehenen Bereichen der Vorlage entspricht. Nachdem das latente, elektrostatische Bild auf der photokonduktiven Oberfläche ausgezeichnet worden ist, wird das latente Bild entwickelt, indem ein Entwicklergemisch mit ihr in Berührung gebracht wird. Dadurch entsteht auf der fotoleitenden Oberfläche ein Pulverbild, das anschließend auf ein Kopierblatt übertragen wird. Zum Schluß wird das Kopierblatt erwärmt, um das Bild des Pulverbildes permanent auf dem Kopierblatt zu fixieren.

Das Entwicklergemisch besteht häufig aus Tonerteilchen, die durch Reibungselektrizität an Trägerkörnchen haften. Dieses Zweikomponentengemisch wird mit dem latenten Bild in Berührung gebracht. Die Tonerteilchen werden von den Trägerkörnchen zu dem latenten Bild hin gezogen, um darauf das Pulverbild entstehen zu lassen.

Bei Einkomponentenentwicklern sind die Trägerkörnchen nicht erforderlich. In der Regel weisen die Entwicklermaterialien einen geringen spezifischen Widerstand auf, beispielsweise einen spezifischen Widerstand zwischen etwa 10⁴ und 10⁹ Ohm/ cm. Während des Entwickelns werden diese Teilchen an dem latenten Bild abgelagert. Obgleich das Entwickeln durch die Verwendung von Teilchen mit einem geringen spezifischen Widerstand und guter Leitfähigkeit optimiert wird, wird andererseits die Übertragung durch Verwendung von Teilchen mit einem hohen spezifischen Widerstand optimiert. Demgemäß steht ein Drucker zwei sich widersprechenden Forderungen gegenüber, d. h. dem Einsatz von Teilchen mit einem geringen spezifischen Widerstand für ein optimales Entwickeln und der Forderung nach einem hohen spezifischen Widerstand, um eine optimale Übertragung zu gewährleisten. Es hat sich herausgestellt, daß dann, wenn Teilchen mit einem höheren spezifischen Widerstand verwendet werden, sie häufig zu Bildern führen, bei denen Teile der ausgezogenen, geschlossenen Bereiche fehlen. Eine erfolgreiche Möglichkeit, um das Fehlen ausgezogener Bereiche zu verhindern, besteht darin, das Entwickeln mit Feldern durchzuführen, die fünf- bis einhundertmal stärker sind als jene, die normalerweise eingesetzt werden. Dies kann durch die Anordnung einer leitenden Walze, die magnetische Teilchen aufweist, nahe an oder sogar in Berührung mit der fotoleitenden Oberfläche erreicht werden. Beispielsweise hat sich eine Verminderung des Spaltes in der Entwicklungszone von etwa 20 mm auf etwa 5 mm als wirksam erwiesen, um das Fehlen ausgezogener, geschlossener Bereiche zu verhindern. Solche Toleranzen sind jedoch bei einem im Handel befindlichen Produkt normalerweise nicht anwendbar.

Eine andere Möglichkeit besteht in der Entwicklung mittels induktiver magnetischer Bürsten. Bei der Entwicklung mittels induktiver magnetischer Bürsten wird eine biegsame induktive Trägerbürste verwendet, um die magnetischen Teilchen zu transportieren. Bei diesem Entwicklungssystem liegen Bedingungen für eine Hochfeldentwicklung vor. Dieses System ist jedoch mit einer Reihe von Problemen behaftet, z. B. dem Verlust von Trägerkügelchen, der Vermischung von Toner und Träger sowie dem Potential für die reibungselektrische Ladungserzeugung.

Es sind zahlreiche Vorschläge gemacht worden, um das Entwickeln zu verbessern. In dem IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 8 (1966), Nr. 12, S. 1730, ist ein drehbarer, nicht-magnetischer Zylinder mit auf ihm angeordneten schraubenförmigen Eisenspiralen beschrieben. Der Zylinder dreht sich in einem Behälter, an dem außen Magnete angebracht sind.

In der US-PS 36 14 221 ist eine gewebte Polbürste mit nicht-leitenden und leitenden Polfasern beschrieben. Die leitenden Polfasern sind kürzer als die nicht- leitenden Polfasern und werden als Entwicklungselektrode herangezogen, wobei eine Berührung mit dem latenten Bild vermieden wird.

In der US-PS 36 64 857 ist ein Paar von metallisierten Pelzbürsten beschrieben, die einzelne biegsame Fäden aufweisen, die mit einer dünnen Schicht eines elektrisch leitenden Metalls überzogen sind. Eine Bürste weist eine niedrige elektrische Leitfähigkeit auf und die andere eine hohe elektrische Leitfähigkeit.

In der JP-OS 53-67 438 ist ein Permanentmagnet beschrieben, der im Innern einer drehbaren, zylindrischen, nicht-magnetischen Hülse angeordnet ist. Eine Faserbürste, deren spezifischer elektrischer Widerstand zwischen etwa 10⁶ und etwa 10¹⁴ Ohm · cm liegt und deren Höhe etwa 0,5 bis etwa 10 mm beträgt, ist an dem Außenumfang der nicht-magnetischen Hülse befestigt.

Die nicht vorveröffentlichte Druckschrift EP 00 18 078 A1 zeigt eine elektrofotografische Entwicklungseinrichtung, bei welcher ein zylindrischer Magnet und eine den Magneten konzentrisch umgebende nicht-magnetische Hülse mit die fotoleitende Fläche berührenden, eine Bürste bildenden Fasern vorgesehen sind, wobei der Magnet und die Hülse mit den Bürstenfasern zwei getrennte Baueinheiten bilden, die mit einer gegenseitigen Relativgeschwindigkeit rotieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entwicklungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einem Antrag des pulverförmigen Entwicklers an die fotoleitende Fläche mittels Fasern einer Bürste einen einfachen Aufbau und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines elektrofotografischen Druckers,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Entwicklungsvorrichtung des Druckers nach Fig. 1,

Fig. 3 in auseinandergezogener Darstellung eine Teilansicht einer Ausführungsform des Fasergewebes bei der Entwicklungsvorrichtung nach Fig. 2 und

Fig. 4 in auseinandergezogener Darstellung eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform des Fasergewebes bei der Entwicklungsvorrichtung nach Fig. 2.

In Fig. 1 sind die verschiedenen Teile eines elektrofotografischen Druckers schematisch dargestellt, der die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung aufweist. Aus der nachstehenden Erläuterung ist ersichtlich, daß die Entwicklungsvorrichtung ebenfalls für andere elektrostatografische Drucker geeignet ist und nicht notwendigerweise auf den Einsatz bei der besonderen, hier gezeigten Ausführungsform beschränkt ist.

Da die elektrografische Drucktechnik bekannt ist, werden nachstehend die einzelnen Stationen des Verfahrens, die bei dem in Fig. 1 gezeigten Drucker zur Anwendung kommen, schematisch erläutert, und dessen Arbeitsweise wird kurz beschrieben.

Gemäß Fig. 1 weist der elektrofotografische Drucker eine Walze 10 mit einer fotoleitenden Oberfläche 12 auf. Die fotoleitende Oberfläche 12 besteht aus einer Transportschicht, die kleine Moleküle in einem organischen Harz verteilt enthält und einer Entwicklungsschicht, die trigonales Selen in einem Harz verteilt enthält. Die Walze 10 bewegt sich in Richtung des Pfeiles 14, um aufeinanderfolgende Abschnitte der fotoleitenden Oberfläche 12 nacheinander durch die verschiedenen Verfahrensstationen zu bewegen, die um ihre Bewegungsbahn herum angeordnet sind.

Zunächst wird ein Abschnitt der fotoleitenden Oberfläche 12 durch die Aufladestation A bewegt. An der Aufladestation A lädt eine eine Korona erzeugende Einrichtung 16 die fotoleitende Schicht 12 auf ein hohes, im wesentlichen gleichmäßiges Potential auf.

Anschließend wird der aufgeladene Abschnitt der fotoleitenden Schicht 12 durch die Belichtungsstation B bewegt. Die Belichtungsstation B weist eine Belichtungseinrichtung 18 auf, in der die Vorlage mit der Vorderseite nach unten auf eine durchsichtige Platte gelegt wird. Die von der Vorlage reflektierten Lichtstrahlen fallen durch ein Objektiv, um ein Bild davon zu erzeugen. Das Objektiv wirft das Bild auf den aufgeladenen Abschnitt der fotoleitenden Oberfläche 12, umd die Ladung darauf selektiv abfließen zu lassen. Dadurch wird auf der fotoleitenden Oberfläche 12 ein latentes, elektrostatisches Bild aufgezeichnet, das den mit Informationen versehenen Bereichen der Vorlage entspricht. Danach bewegt die Walze 10 das latente, elektrostatische Bild, das auf der fotoleitenden Oberfläche 12 aufgezeichnet ist, zu der Entwicklungsstation C weiter.

An der Entwicklungsstation C bringt eine Entwicklungsvorrichtung 20 mit magnetischer Bürste magnetische Teilchen mit dem latenten, elektrostatischen Bild in Berührung. Das latente, elektrostatische Bild zieht die Teilchen unter Bildung eines Teilchenbildes auf der fotoleitenden Oberfläche 12 der Walze 10 an. Der Aufbau der Entwicklungsvorrichtung 20 ist nachstehend im einzelnen anhand der Fig. 2 bis 4 beschrieben.

Die Walze 10 bewegt dann das Teilchenbild zu der Übertragungsstation D weiter. An der Übertragungsstation D wird ein Blatt eines Trägermaterials mit dem Teilchenbild in Berührung gebracht. Das Trägerblatt wird zur Übertragungsstation D durch eine Blattzufuhreinrichtung 12 bewegt. Die Blattzufuhreinrichtung 22 weist vorzugsweise eine Zufuhrwalze 24 auf, die mit dem obersten Blatt eines Blattstapels 26 in Berührung steht. Die Zufuhrwalze 24 dreht sich in Richtung des Pfeiles 28, so daß das oberste Blatt in einen Spalt, der durch Transportwalzen 30 gebildet wird, hineinbewegt wird. Die Transportwalzen 30 laufen in Richtung des Pfeiles 32 um, um das Blatt zur Gleitbahn 34 zu befördern. Die Gleitbahn 34 führt das sich vorwärts bewegende Trägerblatt zur Berührung mit der fotoleitenden Oberfläche 12 der Walze 10, so daß das darauf entwickelte Teilchenbild mit dem sich vorwärtsbewegenden Blatt an der Übertragungsstation D in Berührung kommt.

Die Übertragungsstation D weist eine Korona erzeugende Vorrichtung 36 auf, die Ionen auf die Rückseite des Blattes aufsprüht. Dadurch wird das Teilchenbild von der fotoleitenden Oberfläche 12 zu dem Blatt hingezogen. Nach der Übertragung bewegt sich das Blatt in Richtung des Pfeiles 38 auf einer Fördereinrichtung 40 weiter, die das Blatt zur Fixierstation E befördert.

Die Fixierstation E weist eine Schmelzeinrichtung auf, durch die die übertragenen Teilchen auf dem Blatt permanent fixiert werden. Die Schmelzeinrichtung ist vorzugsweise mit einer erwärmten Schmelzwalze 44 und einer Andruckwalze 46 versehen. Das Blatt bewegt sich zwischen der Schmelzwalze 44 und der Andruckwalze 46 hindurch, wobei das Teilchenbild die Schmelzwalze 44 berührt.

Das Teilchenbild wird dadurch permanent auf dem Blatt fixiert. Nach dem Schmelzen befördern die Transportwalzen 48 das Blatt zu einem Auffangbehälter 50, um anschließend vom Benutzer dem Drucker entnommen zu werden.

Nachdem das Trägerblatt von der fotoleitenden Oberfläche 12 der Walze 10 sich entfernt hat, bleiben ausnahmslos einige Restteilchen daran haften. Diese Restteilchen werden von der fotoleitenden Oberfläche 12 durch die Reinigungsstation F entfernt. Die Reinigungsstation F weist eine drehbar angeordnete Faserbürste auf, die mit der fotoleitenden Oberfläche 12 in Berührung steht. Die fotoleitende Oberfläche 12 wird durch die sie berührende Bürste von den Teilchen gereinigt. Nach dem Reinigen wird die fotoleitende Oberfläche 12 dem Licht einer (nicht dargestellten) Entladungslampe ausgesetzt, um jegliche darauf zurückgebliebene elektrostatische Ladung vor der Aufladung für den nächsten Kopiervorgang zu entfernen.

Die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung 20 ist in Fig. 2 dargestellt. Gemäß Fig. 2 weist die Entwicklungsvorrichtung 20 einen Fülltrichter 52 auf, in dem sich ein Vorrat an magnetischen Teilchen 54 befindet. Die Teilchen 54 weisen vorzugsweise einen hohen Felddurchschlagwiderstand auf, beispielsweise größer als 10⁴ Volt/cm, so daß eine optimale Entwicklungsfeldgrenze und eine gute Entwicklung geschlossener oder ausgezogener Bereiche erreicht wird. Die Teilchen 54 bewegen sich durch die Öffnung 56 in dem Trichter 52 hindurch nach unten auf die Oberfläche einer Entwicklungswalze 58. Die Entwicklungswalze 58 weist einen langgestreckten, drehbar angeordneten, zylindrischen Magneten 60 auf. Eine schlauchförmige Hülse 62 ist über den Magneten 60 gezogen. Die Hülse 62 besteht aus einem Gewebe und weist eine Vielzahl von Büscheln 64 aus ferromagnetischem, nicht-rostendem Stahl auf, die von ihr weg nach außen ragen. Die Hülse 62 ist vorzugsweise auf den Magneten 60 aufgeleimt oder -gekittet. Eine (nicht dargestellte) Spanungsquelle magnetisiert den Magneten 60 in einem geeigneten Ausmaß auf die geeignete Polarität vor, um die Entwicklung des latenten Bildes mit den magnetischen Teilchen 54 zu erreichen.

Jedes Büschel 64 an der Hülse 62 weist mehrere Fasern 70 aus nicht- rostendem Stahl auf. Der Entwicklungsspalt wird so eingestellt, daß die Büschel 64 die fotoleitende Oberfläche 12 der Walze 10 in der Entwicklungszone 66 ganz leicht berühren. Dadurch wird ein starkes Entwicklungsfeld geschaffen, bei dem die Fasern 70 als eng aneinander angeordnete Entwicklungselektroden wirken. Dadurch werden die Büschel 64, wenn die Teilchen 54 an dem latenten, auf der fotoleitenden Oberfläche 12 aufgezeichneten Bild abgelagert werden, mit derselben in Berührung gebracht. Die Büschel 64 erstrecken sich um die gesamte Umfangsfläche des Magneten 60 herum. Vorzugsweise besteht jede Faser 70 der Büschel 64 aus ferromagnetischem, nicht-rostendem Stahl. Der Magnet 60 besteht vorzugsweise aus Bariumferrit, auf das ein Magnetfeld aufgeprägt worden ist.

Der Magnet 60 bewegt sich gemäß Fig. 2 in Richtung des Pfeiles 68. Die Winkelgeschwindigkeit des Magneten 60 ist vorzugsweise derart, daß seine tangentiale Geschwindigkeit vier- oder fünfmal größer ist als die tangentiale Geschwindigkeit der Walze 10. An jeder Faser 70 des Büschels 64 entsteht ein magnetischer Dipol, der zu einer Bewegung des freien Endabschnittes jeder Faser 70 führt. Es ist erwünscht, den freien Endabschnitt jeder Faser 70 des Büschels 64 sowohl umfangsmäßig wie seitlich zu bewegen. Dies kann durch Verwendung von Fasern 70 erreicht werden, die unterschiedliche magnetische Eigenschaften aufweisen. Wenn jede Faser 70 des Büschels 64 verschiedene magnetische Eigenschaften aufweist, werden magnetische Felder unterschiedlicher Stärke zwischen den Faserenden 70 aufgebaut. Die Faserbewegung ist von dem magnetischen Feldgradienten an jeder Stelle der Faser 70 abhängig.

In Fig. 3 ist eine Variante dargestellt, bei der die Büschel 64 an dem Gewebe 62 befestigt sind. Jedes Büschel 64 weist eine Vielzahl von nicht-rostenden Stahlfasern 70 auf. Jede Gruppe von Fasern 70 und Büscheln 64 erstreckt sich W-förmig durch das Gewebe 62. Der Abstand zwischen einander benachbarten Büscheln 64 ist im wesentlichen der gleiche.

Eine weitere Variante, um die Büschel 64 in das Gewebe 62 zu weben, ist in Fig. 4 dargestellt. Wie dort gezeigt ist, erstreckt sich jede Faser 70 und jedes Büschel 64 U-förmig durch das Gewebe 62. Der Abstand d zwischen einander benachbarten Büscheln 64 ist im wesentlichen wiederum derselbe.

Bevorzugt ist es, das Gewebe 62 beispielsweise aus Baumwolle herzustellen, die einen leitenden Überzug aus scharzem Latex, das mit Kohlenstoff schwer beladen ist, aufweist. Vorzugsweise weist jedes Büschel 64 etwa 25 bis etwa 100 Fasern 70 auf. Jede Faser 70 ist etwa 0,005 bis etwa 0,015 mm dick und etwa 60 bis etwa 150 mm hoch. Es hat sich herausgestellt, daß die Dichte der Büschel 64 von Bedeutung ist, und daß eine zu hohe Dichte eine unabhängige Bewegung der Fasern 70 verhindert und zur Blockierung der Teilchen 54 führt, was Bildstreifen zur Folge hat. Deshalb wird es vorgezogen, etwa 8 bis etwa 16 Büschel 64 pro cm² Gewebe 62 vorzusehen. Der Abstand d zwischen einander benachbarten Büscheln 64 ist vorzugsweise gleich und beträgt etwa 0,20 bis etwa 0,25 cm. Es ist erwünscht, daß die Büschel 64 eine ausreichende Höhe aufweisen, um eine ziemlich weiche Bürste hervorzubringen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Höhe nur ein Faktor ist, der die Weichheit der Bürste bestimmt, und ein anderer Faktor die Webart ist. So hat sich herausgestellt, daß das W-förmige Weben gemäß Fig. 3 zu einer größeren Steifheit als das U-förmige Weben führt, das in Fig. 4 dargestellt ist.

Andere geeignete Fasern können aus nicht-leitendem Material hergestellt sein, das mit Salzen von Polymeren, wie Natriumpolystyrolsulfonat, behandelt ist, um ihnen den gewünschten Grad der Leitfähigkeit zu verleihen.

Bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung wird also ein rotierender, magnetischer Zylinder verwendet, der eine Vielzahl von Fasern aufweist, die sich von ihm weg nach außen erstrecken, um die magnetischen Teilchen mit dem latenten Bild in Berührung zu bringen, das auf die fotoleitende Oberfläche aufgezeichnet worden ist. Wenn die Teilchen an der fotoleitenden Oberfläche in der Bildkonfiguration abgelagert werden, berühren die Fasern die Oberfläche, um sicherzustellen, daß das entstandene Teilchenbild gleichmäßig ist, wobei praktisch keine Teilchen entfernt werden.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Entwicklung eines auf einer umlaufenden fotoleitenden Fläche aufgezeichneten latenten Ladungsbildes mittels magnetischer Teilchen, insbesondere für einen elektrofotografischen Drucker, mit einem Magneten (60), der

• (a) an der Umlaufbahn der fotoleitenden Fläche (12) angeordnet ist,
• (b) zylindrisch ist,
• (c) um seine Mittelachse umläuft und
• (d) an seiner Mantelfläche eine Bürste aus Fasern (70) aufweist, die
  • - sich vom Magneten (60) weg nach außen erstrecken,
  • - beim Umlauf des Magneten (60) um dessen Achse die fotoleitende Fläche (12) berühren und
  • - leitfähig sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (70) magnetisch sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (70) zu einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Büscheln (64) zusammengefaßt sind, die jeweils eine Vielzahl dieser Fasern (70) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einander benachbarten Büscheln (64) gleich ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewebe (62) vorgesehen ist, das an dem Magneten (60) befestigt ist und durch das die Büschel (64) hindurchgewebt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (62) mit einem leitenden Überzug versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Büschel (64) W-förmig durch das Gewebe (62) hindurchgewebt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Büschel (64) U-förmig durch das Gewebe (62) hindurchgewebt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Büschel (64) 25 bis 150 Fasern (70) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (62) 8 bis 16 Büschel (64) pro cm² aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Fasern (70) zwischen 0,005 und 0,015 mm beträgt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Büschel (64) um die gesamte Außenoberfläche des Magneten (60) herum angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (70) gleiche magnetische Eigenschaften aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (70) unterschiedliche magnetische Eigenschaften aufweisen.

15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (70) aus nichtrostendem Stahl bestehen.

16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Fasern (70) aus einem nicht-leitenden Material bestehen, auf dem ein leitender Überzug vorgesehen ist.