DE3139595A1

DE3139595A1 - Entwicklungsvorrichtung, insbesondere fuer ein elektrostatisches kopiergeraet

Info

Publication number: DE3139595A1
Application number: DE19813139595
Authority: DE
Inventors: Masahiro Yokohama Kanagawa Hosoya; Hideo Mukai; Toshimasa Sagamihra Kanagawa Takano
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-10-06
Filing date: 1981-10-05
Publication date: 1982-05-27
Also published as: DE3139595C2; US4407228A; JPS5764266A

Description

Entwicklungsvorrichtung, insbesondere für ein elektrostatisches Kopiergerät

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung für ein Bildformsystem, insbesondere für ein elektrostatisches Traken-Kopiergerät unter Verwendung eines Toners als Entwickler.

Pur elektrostatische Trockenkopiergeräte sind bereits zahlreiche Entwicklungsvorrichtungen vorgeschlagen worden. Die meisten bisherigen, in der Praxis eingesetzten Entwicklungsvorrichtungen sind von dem Typ, bei dem eine Magnetrolle oder -walze in das Gehäuse des Kopiergeräts eingebaut ist, ein magnetischer Toner, d.h. ein sog. Einkomponententoner oder ein Zweiphasengemisch aus einem Träger (magnetisiertes Pulver) und einem Toner aus einem Tonerspeiser an die Magnetrolle adsorbiert wird, die adsorbierte Masse als Magnetbürste wirkt und die Magnetbürste über eine sensibilisierte Schicht gezogen wird, um dabei eine erforderliche Menge an magnetischem o.dgl. Toner auf die sensibilisierte Schicht zu übertragen. Ein Tonerzufuhr- oder -speisersystem, dessen einer Hauptteil durch die Magnetrolle gebildet ,25 wird, ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß die Magnetrolle teuer ist und damit Schwierigkeiten bezüglich der Senkung der Fertigungskosten des Trockenkopiergeräts ingesamt bedingt und der Zwischenraum bzw» Spalt zwischen der Mantelfläche der Magnetrolle und einem

®® photo- oder lichtempfindlichen Medium genauestens eingestellt werden BmB₉ und zwar häufig mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von etwa 0,1 mm; wenn nun versucht wird, diese Genauigkeitsanforderungen zu erfüllen, erhält das Kopiergerät einen komplizierten Aufbau» Insbesondere bedingt dabei der Einkomponententoner noch . deutlich strengere Anforderungen an die Genauigkeit der genannten Spalteinstellung.

Eine andere bisherige Entwicklungsvorrichtung, bei wel~ eher der Toner mittels eines Trägers zugeführt wird, ist andererseits mit den Nachteilen behaftet, daß der Träger selbst eine begrenzte Lebensdauer besitzt und daher nach z.B. 10000 - 20000 Kopiervorgängen ausgewechselt xserden muß und das Auswechseln durch einen Kundendiensttechniker erfolgen muß und häufig sehr arbeits- und zeitaufwendig ist.

¹^ neuerer Zeit ist daher eine Entleerungsvorrichtung vorgeschlagen xworden, die eine kost en spar ende sog= Fell» bürstenwalze verwendete Bei einer Ausführungsform einer solchen Bürsternwalze 10 (Fig_oi) ist deren Mantelfläche mit langen Haaren bzw«, Borsten 12 besetzt, welche; die Oberfläche einer lichtempfindlichen Schicht 14 bestreichen, um einen Toner 16 an dieser Oberfläche zu absorbieren und dadurch die Entwicklung durchzuführen_o .-

Bei einer anderen Fellbürstenwalzen-Entwicklungsvorrichtung (Fig. 2) ist die Mantelfläche einer Bürsternwalze 18, deren Kern 22 aus einem weichen Werkstoff besteht, mit kurzen Haaren bzw. Borsten 20 besetzt» Die mit der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 14 in Berührung gelangenden Teile der Mantelfläche dieser Bürstenwalze .25 federn dabei durch, um den Toner 16 an der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 14 zu adsorbieren und hierdurch die Entwicklung durchzuführen., - --

Die zuerst genannte Entv/icklungsvorrichtung mit PeIlbürstenwalze ist jedoch mit den Nachteiles- behaftet, daß sich die langen Borsten 12 der Fellbürstenwalze 10 nach längerem Gebrauch flach umlegen, wodurch der Kontakt zwischen ihnen und der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 14 herabgesetzt und dadurch die Güte eines hergestellten Kopiebilds durch verminderte Bildschärfe und durch Bildversehmierung beeinträchtigt wird; außerdem besitzen die langen Borsten 12 einen erhöhten elektri-

sehen Widerstand, so daß die volle Anlegung einer Vorspannung für schleierfreie Entwicklung an die Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 14 verhindert wird und demzufolge die schleierunterdrückende Wirkung dieser Vorspannung nicht zum Tragen kommt; weiterhin führt das staubartige Verstreuen von nicht-aufgeladenem Uberschußtoner bei der Drehung der Fellbürstenwalze 10 zu einer deut-• liehen Schleierbildung; aus diesem Grund muß zusätzlich eine getrennte Schleierverhinderungs-Walze 24 vorgesehen werden, welche den Aufbau dieses Kopiergeräts weiter kompliziert.

Zur wirksamen Unterdrückung einer Schleierbildung (Bildverschleierung) durch die Entwicklungsvorspannung bei der zweitgenannten bisherigen Fellbürstenwalzen-Entwicklungsvorrichtung müssen die zwischen den kurzen Borsten 20 gehaltenen Teilchen des Toners 16 durch Reibung zwischen ihnen und den Borsten 20 voll aufgeladen werden, wobei weiterhin eine vorbestimmte Menge an Toner 16 zugeführt werden muß. Wenn keine ausreichende Reibung zwischen den kurzen Borsten 20 und den Tonerteilchen 16 stattfindet und weiterhin eine zu große Menge an Toner 16 zugeführt wird, kann ein bestimmter Anteil des 'Toners 16 nicht mit den kurzen Borsten 20 in Berührung gelangen, .25 so daß ein größerer Anteil der Tonerteilchen 16 unaufgeladen bleibt. Die nicht aufgeladenen Tonerteilchen 16 führen aber eine Schleierbildung herbei. Umgekehrt hat eine ungenügende Menge an Tonerteilchen 16 eine Abnahme der (Toner-)Bilddichte zur Folge. Aus diesem Grund müssen gemäß Fig. 2 zusätzlich eine Toneraufladewalze 28 und eine Tonerzufuhrwalze 30 vorgesehen werden, wodurch der Aufbau dieser bisherigen Entwicklungsvorrichtung kompliziert wird. Darüber hinaus ist für das gleichzeitige Drehen der einzelnen Walzen 18, 28 und 30 ein

³^ starker Motor erforderlich, der unweigerlich eine Kostenerhöhung für die Entwicklungsvorrichtung bedingt.

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Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer verbesserten Entificklungsvorrichtung für ein elektrostatisches Trockenkopiergerät, t-robei die Entwicklungsvorrichtung so ausgebildet sein soll, daß die Anteile eines Entwicklers, die sich auf den Oberflächenteilen einer lichtempfindlichen Schicht absetzen, welchen kein latentes Ladungsbild aufgeprägt ist, mittels einer einfachen Einrichtung zuverlässig beseitigt bzw«, entfernt werden können und dadurch das Auftreten einer Schleierbildung sicher unterdrückt wird.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst« 15

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert* Es zeigen;

Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen bisheriger Pellbürstenxralzen-Entwicklungsvorrichtungen,

. 3 eine perspektivische Darstellung eiües elektro= statischen Kopiergeräts, das mit einer Entwick-.25 lungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist,

Pig. 4 eine schematise^.© Darstellung des (Innea-)Aufbaus

des Kopiergeräts nach Pig_o 3_S 30

Pig. 5 eine schematische Darstellung der Ent\ficklungsvorrichtung bei der Ausführungsform nach Pigo 3,

Pig. 6 eine Vorderansicht einer Tonermengen-Steuerklinge bei der Entwicklungsvorrichtung nach Pigo 5?

Fig. 7-Ä- und 7^B einen Querschnitt "bzw. einen Teil-Längsschnitt durch, eine bei der Vorrichtung nach Fig. verwendete Fellbürsten-Entwicklungswalze,

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Größe einer Spannung, die der Elektrodenplatte einer Toner-Zwangsaufladeeinrichtung bei der Vorrichtung nach Fig. 5 aufgeprägt wird, und der Größe der Toneraufladung,

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Fig. 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem spezifischen elektrischen Widerstand der Borsten einer Entwicklungswalze bei 'der Vorrichtung nach Fig. 5 und der Dichte eines verschleierten bzw. unscharfen (blurred) Kopiebilds,

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung und
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Fig. 11 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Länge einer Leiste der Toner-Zwangsaufladeeinrichtung bei der Entwicklungsvorrichtung nach Fig. 10 und der Größe der elektrischen Ladungs- 2b energie des Toners.

Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.

Das in der Fig. 3 und 4 dargestellte elektrostatische Kopiergerät 32 weist ein Gehäuse 34· auf, auf dem ein geradlinig hin- und hergehender Vorlagentisch bzw. -träger 36 montiert ist. Im weseatliehen im Mittelbereich des Kopiergerät-Gehäuses 34· ist eine lichtempfindliche Trommel 38 in Richtung des Pfeils X drehbar gelagerte Die Trommel 38 besteht aus einer negativ aufladbaren, zylindrischen lichtempfindlichen Schicht 38b aus einem Werkstoff der Zinkoxidreihe auf der Mantel-

fläche eines Aluminiumzylinders 38a_o Mit der lichtempfindlichen Schicht 38b der Trommel 38 stehen, in Drehrichtung der Trommel 38 gesehen, eine Auflageeinheit 40, eine Entwicklungsvorrichtung 42, eine Übertragungsrolle bzw= -walze 44 und eine Putzeinheit 46 in Berührung. Im unteren Teil des Gehäuses 34 ist eine Kopierblatt-Förderstrecke 48 vorgesehen, läztgs welcher ein Kopierpapierblatt über die Mantelfläche der Übertragungsrolle 44 in Längsrichtung des Gehäuses 34 förderbar ist. Längs der Kopierblatt-Förderstrecke 48 sind, in der angegebenen Reihenfolge und von der Einlaufseite der Förderstrecke 48 aus gesehen, ein Kopierblatt-Fördermechanismus 50 mit zwei Transport- bzw_o Förderrollen 50a, die Übertragungsrolle 44, mehrere Kopierblatt-Austragrollen 52a sowie eine Fixiervorrichtung 54 angeordnet. Eine Kopierblatt-Vorratskassette 56 Ist an der der Einlaufseite der Förderstrecke 48 zugewandten Seite des Gehäuses 34 abnehmbar angebrachte An dem sich nach außen erstreckenden Ende der Förderstrecke 48 befindet sich eine Kopierblatt-Ausgabewanne 589 die ebenfalls abnehmbar am Gehäuse 34 angebracht isto In der Vorratskassette 56 befinden sich Kopierpapierblätter P₀ Im oberen Bereich des Gehäuses 34 ist eine Belichtungseinheit 64 angeordnet, die eine optische Faserlinse 62 sowie ein Belich-.25 tungssystem 60 mit einer entsprechenden Lampe

Im Kopiergeräte-Gehäuse 34 ist weiterhin ein Antriebsmotor 66 angeordnet, welcher die vorstehend erxrähnten Bauteile des Kopiergeräts betätigt bzw» antreibt, die lichtempfindliche Trommel 38 gemäß Fig_o 4 im Uhrzeigersinn mit einer Umfangsgeschwindigkeit von SoB_o 80 mm/s in Drehung versetzt und außerdem den Vorlagen-träger 36 sich im Gleichlauf mit der Drehung der Trommel 38 geradlinig hin- und herbewegea läßfc_o As der Außenseite des Gehäuses 34 sind gemäß Fig_o 3 ©io Hauptsehalter 68 und eine Schalttafel 72 angeordnet= Letztere umfaßt eine

Kopier-Drucktaste 70, eine Drucktaste 74 zwc Erhöhung der Kopiebilddichte, eine Drucktaste 76 zur Verringerung der Kopiebilddichte, eine Drucktaste 78 zur Bestimmung der Zahl von Kopien sowie ein Kopienzahl-Anzeigefenster 80 und ein Fenster 82 zur Anzeige des jeweiligen Betriebszustands des Kopiergeräts 32. Das Gehäuse 34 ist weiterhin mit einer öffnung 84- versehen, durch welche hindurch die Entwicklungsvorrichtung 42 in das Innere des Gehäuses 34 eingebaut ist. Die Entwicklungsvorrichtung 42 wird später noch näher erläutert werden.

Bei Durchführung eines Kopiervorgangs mit dem vorstehend beschriebenen elektrostatischen Kopiergerät 32 wird zunächst der Hauptschalter 68 betätigt, und eine nicht dargestellte Vorlage wird auf den Vorlagenträger 36 aufgelegt. Die.verschiedenen Drucktasten an der Schalttafel 72 werden sodann betätigt, um die Kopieblätter entsprechend den Betriebsarten zu verarbeiten, nach denen eine Bildübertragung auf die Kopieblätter erfolgen soll. Die geradlinige Bewegung des Vorlagenträgers 36, die Drehung der lichtempfindlichen Trommel 38 und die Betätigung der verschiedenen Bauteile des Kopiergeräts 32 erfolgen in Übereinstimmung mit der Art und Weise der Handhabung bzw. Verarbeitung der Kopieblätter.
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Eine auf den Vorlagenträger 36 aufgelegte Vorlage wird durch das Belichtungssystem 60 belichtet. Das Bild der Vorlage wird dabei durch die optische Faserlinse 62 auf die zylindrische photoempfindliche Schicht 38b geworfen»

Die Auflageeinheit 40 bewirkt eine negative Aufladung der zylindrischen lichtempfindlichen Schicht 38b der Trommel 38. Das dem Vorlagenbild entsprechende Lichtbild wird über die optische Faserlinse 62 der negativ geladenen lichtempfindlichen Schicht 38b aufgeprägt.

Reflexionen von den weißen Bereichen der Vorlage werden auf die lichtempfindliche Schicht 38b zurückgeworfen. Der

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belichtete Teil der lichtempfindlichen Schicht 38b (Fig.5), d.h. der zweitgenannte Teil₉ wird leitfähig gemacht. Infolgedessen besitzt die Oberfläche dieses zweitgenannten Teils ein Potential von praktiseh Null V. Andererseits · werden die auf die dunklen Bereiche der Vorlage geworfenen Lichtstrahlen von diesen Vorlagenbereichen absorbiert und nicht zur lichtempfindlichen Schicht 38b übertragen. Der nicht mit den Lichtstrahlen belichtete Teil der lichtempfindlichen Schicht 38b (d_oh_o der erstgenannte Teil) bleibt isoliert. Die Oberfläche des erstgenannten Teils der Umfangsfläche der lichtempfindlichen Schicht 38b behält infolgedessen ein vorbestimmtes negatives Potential bei. Auf der lichtempfindlichen Schicht 38b, die nun durch den erstgenannten oder zweitgenannten Teil gebildet wird, wird ein latentes Ladungsbild erzeugt. Letzteres wird durch die Entwicklungsvorrichtung 42 zu einem Tonerbild entwickelt, das zur Übertragungsrolle 44 überführt trird. Der Kopieblatt-Fördermechanismus 50 nimmt die Kopieblätter P Jeweils einzeln aus der Vorratskassette 56 &b· Ein derart abgenommenes Kopieblatt P wird längs der Kopieblatt-Förderstrecke 48 zu einer Über-" tragungs-Kontaktflache gefördert, die zwischen der Übertragungsrolle 44 und der lichtempfindlichen Schicht 38b festgelegt ist. Hierbei wird das Tonerbild an der über-•25 tragungsrolle 44 auf das Kopieblatt P übertragen« Das mit dem übertragenen Tonerbild versehene Kopieblatt P wird durch den Kopieblatt-Austragmechanismus 52 zur Fixierung zur Fixiereinheit 54 überführt» Anschließend wird das fertige, fixierte Kopieblatt P in die Ausgabemulde 58 ausgeworfen. Nach dem Übertragungsvorgang wird die zylindrische lichtempfindliche Schicht 38b durch die Putzeinheit 46 vollständig gereinigt und damit für den nächsten Aufladevorgang bereitgemacht„

Bei dem vorstehend beschriebenen Kopiervorgang steht die zylindrische lichtempfindliche Schicht 38b der Trommel 38 mit den am Kopiervorgang beteiligten, um sie herum ange-

l ordneten Vorrichtungen bzw. Einheiten in Berührung. Die lichtempfindliche^Schicht 38b, die aus einer mechanisch festen, photoleitenden Membran aus einem Werkstoff der Zinkoxidreihe besteht, wird dabei jedoch keiner Beschädigung unterworfen.

Die Entwicklungsvorrichtung 42 besitzt den in Fig. 5 dargestellten Aufbau. Ein Tonertrichter bzw. -behälter zur Aufnahme eines Toners 88 ist dabei innerhalb, des oberen Bereichs eines Gehäuses 86 der Entwicklungsvorrichtung 42 angeordnet. Eine Entwicklungswalzen-Kammer 94 zur Aufnahme einer Entwicklungswalze 92 ist im unteren Bereich dieses Gehäuses 86 vorgesehen. Eine verengte Verbindungskammer 96 verbindet den Tonertrichter 90 mit der Entwick- lungswalzen-Kammer 94. Das Gehäuse 86 der Entwicklungsvorrichtung 42 ist oberseitig offen, jedoch normalerweise mittels eines nicht dargestellten Deckels verschlossen. Das Einfüllen des Toners 88 in den Tonertrichter 90 erfolgt nach Abnahme des Deckels. Der Toner besteht aus Kohlenstoffteilchen und thermoplastischen Harzteilchen, deren Durchmesserverteilung durchschnittlich bei 10 um

liegt. Eine Tonerförderrolle 98 ist in der Verbindungskammer 96 derart drehbar gelagert, daß sie den oberen Endabschnitt dieser Kammer verschließt. Die Toner- >²⁵ zufuhrrolle 98 wird durch einen nicht dargestellten Antriebsmechanismus gemäß Pig. 5 im Uhrzeigersinn angetrieben. Die obere Hälfte der Tonerzufuhrrolle 98 befindet sich innerhalb des Tonertrichters 90, während sich ihre untere Hälfte in der Entwicklungswalzen-Kammer 94 befindet. Der im Tonertrichter 90 enthaltene Toner 88 wird bei der Drehung der Tonerzufuhrrolle 98 in die darunterliegende Entwicklungswalzen-Kammer 94 ausgetragen.

Die unter der Verbindungskämmer 96 liegende Oberseite des Bodens des Gehäuses 86 bildet eine Tonerförderstrecke, die sich vom Tonertrichter 90 zur Entwicklungswalze 92 erstreckt und die mit mehreren Tonsrmengen-Gteuerklin-

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gen bzw. -leisten 100 versehen ist. Biese Tonermengen-Steuerklingen 100 besitzen jeweils gemäß Fig. 6 eine kammartige Gestalt. Diese Steuerklingen 100 verhindern, daß der durch die Tonerzufuhrrolle 98 in die Entwicklungswalz en-Kammer 94- geförderte Toner 88 unmittelbar einer noch zu beschreibenden Elektrodenplatte 102 zugeführt wird. Mit anderen Worten: die verschiedenen kammartigen Steuerklingen 100 bewirken eine kontinuierliche Förderung des Toners 88 in vorbestimmter Menge zur Elektrodenplatte 102 für die zwangsweise (elektrische) Aufladung des Toners 88. Die Elektrodenplatte 102 befindet sich in dem Teil der Tonerförderstrecke, welcher den verschiedenen Tonermengen-Steuerklingen 100 in Forderrichtung des Toners 88 nachgeschaltet ist- Die Elektrodenplatte 102 ist an eine Gleichspannungsquelle 104 angeschlossen. Infolgedessen wird der auf die Elektrodenplatte 102 auftreffende Toner 88 zwangsweise auf eine für die Entwicklung ausreichende Ladung aufgeladen. Da die lichtempfindliche Schicht 38b, wie erwähnt, aus Zinkoxid besteht, wird ein latentes statisches bzw. Ladungsbild negativ aufgeladen. Aus diesem Grund wird der Elektrodenplatte 102 eine positive Gleichspannung aufgeprägt, um dem Toner 88 eine positive Ladung zu erteilen.

Im folgenden ist anhand der Fig. 7JJund ?B der Aufbau der Entwicklungswalze 92 gemäß der Erfindung erläutert. Die Entwicklungswalze weist eine Achse oder Welle 106 auf, deren Kern aus Aluminium oder rostfreiem Stahl besteht und deren Umfangsfläche mit einer Polyurethan-Schaumstoff schicht 108, z.B. aus einem handelsüblichen EMM-Polyurethan, in einer vorgeschriebenen Dicke überzogen ist. Der Zylinderkern 110 der Entwicklungswalze 92 besitzt daher eine ausgeprägte Elastizität. Der bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung verwendete Polyurethan-Schaumstoff besitzt eine Härte von 23 + 5 kg und eine Rückfederelastizität von mehr als 45 % (gemäß Bestimmung nach dem Prüfverfahren nach japanischer Industrienorm K-6401).

Um die Mantelfläche des Zylinderkerns 110 der Entwicklungswalze 92 ist ein Elektrodenrohr 112 als Mittel zur Schleierbildungsunterdrückung herumgelegt. Das Elektrodenrohr 112 besteht aus einem leitfähigen Gummischlauch bzw. -rohr mit einem niedrigeren spezifischen elektrischen Widerstand als bei der Gesamtheit der noch näher zu beschreibenden Haare bzw. Borsten 114. Das Elektrodenrohr 112 ist mit einer Wechselspannungsquelle 116 verbunden, die einem zwischen dem Elektrodenrohr 112 und der lichtempfindlichen Trommel 38 festgelegten Spalt eine Wechselspannung mit einer Frequenz von etwa 1 kHz aufprägt. Das Elektrodenrohr 112 ist an der Hantelfläche des Zylinderkerns 110 der Entwicklungswalze 92 mit Hilfe eines leitfähigen Klebmittels befestigt.

In die Mantelfläche des Elektrodenrohrs 112 ist eine große Zahl von Haaren bzw. Borsten 114 eingepflanzt, wobei jede Borste 114 aus einer speziellen, verschleißfesten, kohlenstoffhaltigen Rayon-Faser besteht, die zur Gewährleistung von elektrischer Leitfähigkeit physikalisch behandelt ist, eine Länge von 1,5 mm und eine Dicke (Titer) von 1,5 Denier besitzt und einen elektrischen Widerstand von 10^ bis 10' (Aecm) aufweist. Sämtliche Borsten 114 sind auf statischem Wege über die

.25 gesamte Mantelfläche des Elektrodenrohrs 112 hinweg in dieses eingepflanzt.

Die Entwicklungswalze 92 mit dem beschriebenen Aufbau ist in der Kammer 94 drehbar gelagert und mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden. Die Entwicklungswalzen-Kammer 94- besitzt im wesentlichen eine zylindrische Form. Die Innenwand der Kammer 94 und die Elektrodenplatte 102 stehen in leichter Berührung mit den Spitzen der Borsten 114 der Entwicklungswalze 92. 3ndem der zylindrischen lichtempfindlichen Schicht 38b zugewandten Teil des die Kammer 94 bildenden Gehäuses 96 ist eine öffnung 118 vorgesehen, durch

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welche hindurch die Spitzen der Borsten 114 der Entwicklungswalze 92 mit der Außenfläche der lichtempfindlichen Schicht 38b in Berührung stehen«,

Im folgenden ist die Arbeitsweise der vorstehend erläuterten Entwicklungsvorrichtung 42 beschrieben.

Zunächst wird durch einen nicht dargestellten Antriebsmechanismus die Tonerzufuhrrolie 98 in Drehung versetzt, um den Toner 88 aus dem Tonertrichter 90 in vorgeschriebener Menge zur Entwicklungswalzen-Kammer 94 zu fördern. Während dieser Förderung wird die Strömungs- bzw. Fördermenge des Toners 88 durch die verschiedenen ■Tonermengen-Steuerklingen 100 kontinuierlich auf eine feste Größe eingestellt. Durch die Elektrodenplatte 102 wird der Toner 88 zwangsweise positiv aufgeladen. Die Teilchen des positiv geladenen Toners 88 werden zwischen den einzelnen Borsten 114 der Entwicklungswalze 92 festgehalten und dann auf die Hantelfläche der zylindrischen lichtempfindlichen Schicht 38b aufgebracht.

Der auf die Umfangs- bzw. Mantelfläche der lichtempfindlichen Schicht 38b aufgebrachte Toner 88 %fird an den erstgenannten Teil dieser Schicht 38b angezogen, der .25 ein vorbestimmtes Oberflächenpotential in der Größenordnung von einigen -100 Y besitzt. Auf diese Weise wird durch den Toner 88 aus dem latenten Ladungsbild ein Tonerbild geformt. Der zweitgenannte Teil der Mantelfläche der lichtempfindlichen Schicht 38b hält ein Oberflächenpotential in der Größenordnung von einigen Volt. Der bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung verwendete Toner 88 besitzt einen vergleichsweise niedrigen spezifischen Widerstand und wird daher nahezu vollständig aufgeladene Ein bestimmter Teil der Tonerteilchen 88 erhält jedoch eine ungenügende Ladung. Die (vollständig) aufgeladenen und die ungenügend aufgeladenen Tonerteilchen 88 werden vom zweitgenannten

Teil der Mantelfläche der lichtempfindlichen Schicht 38b nur schwach angezogen. Hierbei wird den ungenügend aufgeladenen Tonerteilchen auf der Schicht 38b eine zusätzliche elektrische Ladung erteilt. Infolgedessen sind zunehmende Anteile dieser zusätzlich aufgeladenen Tonerteilchen 88 bestrebt, sich insbesondere zum zweitgenannten Teil der Mantelfläche der Schicht 38b hin zu verteilen. Die auf diesem zweitgenannten Teil abgelagerten Tonerteilchen 88 führen zu einer Schleierbildung. Wie erwähnt, liegt jedoch am Spalt zwischen dem Elektrodenrohr 112 auf der Entwicklungswalze 92 und der lichtempfindlichen Trommel 38 ein Wechselspannungsfeld mit einer Frequenz von ungefähr 1 kHz an. Durch dieses Wechselspannungsfeld werden die auf dem zweitgenannten Teil der lichtempfindlichen Schicht 38b abgelagerten Tonerteilchen 88 beseitigt, so daß eine Schleierbildung vermieden wird.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung in einem elektrostatischen Kopiergerät ermöglicht die Anordnung aus den Tonermengen-Steuerklingen 100 die kontinuierliche Zufuhr des Toners 88 mit gleichmäßiger Fördermenge zur Elektrodenplatte 102, die als Zwangsaufladeeinrichtung dient. Der Toner 88 ist daher ,25 stets ausreichend aufgeladen, so daß das Auftreten einer Schleierbildung bzw. Bildverschleierung aufgrund ungenügend aufgeladenen Toners 88 unterdrückt wird.

Fig. 8 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Größe der der Elektrodenplatte 102 aufgeprägten Spannung und einer nach dem Zyklon-Verfahren bestimmten Größe der Tonerladung. Im Fall einer beim herkömmlichen elektrostatischen Kopiergerät verwendeten Zweikomponententoner-Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung eines Eisenpulverträgers beträgt die Ton er ladung etwa 16 Eic/g. Wenn jedoch der erfindungsgemäß verwendeten Elektrodenplatte 102 eine Spannung von mehr als 200 V aufgeprägt wird,

wird der Toner 88, wie sich aus Fig. 8 ergibt, vollständig aufgeladen.

Ungenügend aufgeladene Tonerteilchen, die ohneZwangsaufladung durch die Elektrodenplatte 102 auf den zweitgenannten Teil der Mantelfläche der zylindrischen lichtempfindlichen Schicht 38b aufgebracht werden, sowie ein anderer Anteil von Tonerteilchen, die zwar durch die Elektrodenplatte 102 zwangsweise aufgeladen, dennoch aber durch das schwache Oberflächenpotential dieses zweitgenannten Teils an diesen angezogen werden, werden von der Mantelfläche der lichtempfindlichen Schicht 38b durch die Wirkung eines Wechselspannungsfelds abgestoßen, das an den Spalt zwischen dem Elektrodenrohr 112

¹^ auf der Entwicklungswalze 92 und dem Aluminiumzylinder 38a der lichtempfindlichen Trommel 38 angelegt wird, wodurch eine Schleierbildung unterdrückt wird. Zur Gewährleistung einer vollständigen Verhinderung einer Schleierbildung bestehen die Borsten 114 der erfindungsgemäßen Entwicklungsrolle 92 jeweils aus einem Leiter mit einem vorbestimmten spezifischen Widerstand.

!Pig. 9 veranschaulicht die experimentell bestimmte Beziehung zwischen dem spezifischen Widerstand der Borsten 114-.²^ und der Dichte der jeweiligen Schleierbildung bzw. Bildverschleierung. Eine ausgezogene Linie in Fig. 9 zeigt, daß Haare bzw. Borsten 114- mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 10*^ bis 10'.Π_·οει eine minimale Schleierdichte gewährleisten. Die gestrichelte Linie in

Fig. 9 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem spezifischen Widerstand der Borsten 114- und der Dichte eines Kopiebilds (copied impression). Die Beziehungskurven gemäß Fig. 9 verdeutlichen, daß der spezifische Widerstand der bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung verwendeten Tonerteilchen innerhalb eines zweckmäßigen Bereichs liegt.

Ersichtlicherweise ist die Erfindung keineswegs auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern zahlreichen Abwandlungen zugänglich, ohne daß van Rahmen der Erfindung abgewichen wird. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird eine Gleichspannung an die Elektrodenplatte 102 angelegt, die als Einrichtung zur zwangsweisen Aufladung des Toners 88 dient, während eine Wechselspannung dem Elektrodenrohr 112 aufgeprägt wird, das als Einrichtung zur Beseitigung von ungenügend aufgeladenen Tonerteilchen zwecks Unterdrückung einer Schleierbildung dient. Die Erfindung ist Jedoch offensichtlich nicht auf diese Anordnung beschränkt. Beispielsweise kann gemäß Fig. 10 als Einrichtung zur zwangsweisen Aufladung des Toners 88 eine Leiste bzw. ein Streifen 120 aus einem dielektrischen Material verwendet werden, die bzw. der mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen ist, auf welche der Toner 88 zwangsweise aufgeladen wird. Diese Leiste 120 kann beispielsweise aus Äthylentetrafluorid bestehen. Durch die Reibungsberührung zwischen den Tonerteilchen 88 und dieser Leiste 120 wird letztere negativ aufgeladen, während die Tonerteilchen 88 positiv aufgeladen werden. Pig. 11 veranschaulicht die durch Versuche bestimmte Beziehung zwischen der Länge der Leiste 120 und der Größe der Tonerladung. Aus Fig. 11 geht her-,25 vor, daß bei Verwendung einer Leiste 120 mit einer Länge von mehr als 30 mm die Tonerteilchen auf dieselbe Größe (16yuc/g) aufgeladen werden können wie beim herkömmlichen Zweikomponententoner mit Eisenpulver als Träger.

Weiterhin kann das Elektrodenrohr 112, das zur Entfernung oder Beseitigung von ungenügend aufgeladenen Tonerteilchen zwecks Unterdrückung einer Schleierbildung dient, von der Gleichspannungsquelle 122 her mit einer Gleichspannung beschickt werden, welche die dem aufgeladenen Toner entgegengesetzte Polarität besitzt. Bei Verwendung dieser Gleichspannungsquelle tritt keine Ablösung in dem Anteil der Tonerteilchen auf, die durch das Ober-

flächenpotential in der Größenordnung von einigen 100 Y fest an den erstgenannten Teil der Mantelfläche der zylindrischen lichtempfindlichen Schicht 38b angezogen werden. .Andererseits wird jedoch ein anderer Anteil der Tonerteilchen abgestoßen, die durch den zweitgenannten Teil der Mantelfläche der lichtempfindlichen Schicht 38b mit einer schwachen Anziehungskraft aufgrund eines Oberflächenpotentials von einigen Volt angezogen werden und eine Schleierbildung herbeiführen. Durch Verwendung der genannten Gleichspannungsquelle 122 kann somit eine Schleierbildung wirksam unterdrückt werden.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform bezieht sich auf den Fall, in welchem die zylindrische lichtempfindliehe Schicht 38b negativ aufgeladen \irird, während der Toner zwangsweise positiv aufgeladen wird. Bei entsprechender Wahl des Materials der lichtempfindlichen Schicht 38b ist es jedoch auch möglich, der lichtempfindlichen Schicht 38b eine positive und dem Toner eine negative Ladung zu erteilen.

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L e e r s e i t e

Claims

Henkel, Kern, Fsiler Sr Hänzel - Patentanwälte Tokyo Shibaura Denki MöhlstraßeS? Kabushiki Kaisha · D-8000 München Kawasaki, Japan Tel.:089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid YT-56P4-11-2 " 5. Okt. 1981 Entwicklungsvorrichtung, insbesondere für ein elektrostatisches Kopiergerät Patentansprüche

1. Entwicklungsvorrichtung zur Verwendung bei einem Bildformsystem, insbesondere für ein elektrostatisches Kopiergerät, mit einer lichtempfindlichen Schicht, der ein latentes Ladungsbild aufprägbar ist und die einen ersten und einen zweiten Oberflächenteil jeweils verschiedenen Oberflächenpotentials bildet, gekennzeichnet durch eine drehbare Entwicklungswalze (92) mit einer großen Anzahl von Haaren bzw. Borsten (114), die unter Kontaktierung der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht (J8b) dieser einen Entwickler (88) zuführen, wobei der Entwickler an den erstgenannten Oberflächenteil der lichtempfindlichen Schicht (38b) mit einer starken und an den zweitgenannten Oberflächenteil mit einer schwachen Anziehungskraft angezogen wird, und durch eine Einrichtung (112) zur Entfer-

nung desjenigen Teils des Entwicklers (88), der mit schwacher Anziehungskraft an den zweitgenannten Oberflächenteil (der lichtempfindlichen Schicht) angezogen wird.
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungswalze (92) einen zylindrischen Körper (110) aus einem elastischen Werkstoff aufxireist_s daß die Tonerentfernungs-Einrichtung ein elastisches Elektrodenrohr (112) umfaßt, welches die Mantelfläche des zylindrischen Körpers (110) umgibt und dem ein vom Potential der lichtempfindlichen Schicht (38b) verschiedenes (Oberflächen-)Potential aufprägbar ist, und daß die Borsten (114) in die Mantelfläche des Elektrodenrohrs (112) eingepflanzt bzwo eingelassen sind»

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenrohr (112) aus einem leitfähigen Gummi bzw. Kautschuk hergestellt isto 20

4. Vorrichtung nach Anspruch 3₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (114) aus kohlenstoffhaltigen Pasern mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 10-^ - 10'I*"L»cm hergestellt sind und daß der leit-

.25 fähige Kautschuk einen niedrigeren spezifischen Wider= stand besitzt als die Borsten (114)_o

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler einen Toner (88) enthält, der durch Reibungsberührung mit den Borsten (114) aufladbar ist«.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerentfernungs-Einrichtung (112) mit einer Wechselspannungsquelle (116) versehen ist, die ein Potential liefert, das von dem der Mantelfläche der lichtempfindlichen Schicht (38b) verschieden ist»

1 ?o Vorrichtung Dach Anspruch 5« dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (112) eine Gleiehspannungsquelle (104, 122) aufweist, die ein Potsntial einer Polarität liefert, welch© der des aufgeladenen Toners (88) entgegengesetzt ist»

Vorrichtung nach einem der voraagehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungswalze (92) drehbar in einem Gehäuse (86) mit einer öffnung IQ gelagert ist und daß die Borsten (11^) den Eatxfickler

(88) der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht (38b) durch diese öffnung hindurch zuführen_o

9*. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (86) eine Toneraufnahmeeinrichtung

(90) und eine Einrichtung (98) zur Förderung des Toners von der Toneraufnahmeeinriehtung (90) zur Entwicklungswalze (92) über eine Toaerförderstreeke aufweist«

20^0° Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerförderstrecke mit Mitteln (100) zur Regelung der VOB der !fördereinrichtung (98) gefördestea Tooermeage und mit aiaer Eisjriehtuag (102) aur zvjasgsweisen Aufladung des augeführten Toners (88) versehen

ο Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß di© Einrichtung zur swaagsweisea Aufladung des Tonsrs (88) ©ine an der Innenwand d©s Gehäuses (86) SO montiert® Leiste (120) aus einem Werkstoff.aufweist, der mit der dem aufgeladenen Toner entgegengesetzten Polarität aufladbar isto

12c, Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste (120) aus Xthyleotetrafluorid hergestellt

ν? ι

HJ. Vorrichtung Bach Anspruch, 1O₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum swangsweisen Aufladen des Toners (88) eine im Gehäuse (86) angeordnete Elektrode (z.B. 102) aufweist, der eine Gleichspannung mit derselben Polarität wie der des aufgeladenen Toners aufprägbar ist.

14. Vorrichtung nach. Anspruch 1J, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (100) zur Regelung der Tonerzufuhr mehrere Streifen bzw,= Klingen umfassen, die zvd.sch.en der Einrichtung zum zwangsi\reisen Aufladen des Toners und der Tonerzufuhreinrichtung angeordnet sind_o

15. Vorrichtung nach Anspruch. 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Klingen (100) jeweils kammförmig ausgebildet und in der Nähe der Einrichtung zum zwangsweisen Aufladen des Toners angeordnet sind,,