Uprawniony z patentu: Rank Xerox Limited, Londyn (Wielka Brytania Sposób wywolywania utajonego obrazu elektrostatycznego i urzadzenie do wywolywania utajonego obrazu elektrostatycznego Przedmiotem wynalazku jest sposób wywolywa¬ nia utajonego obrazu elektrostatycznego oraz urza¬ dzenie do wywolywania utajonego obrazu elektro¬ statycznego.Wywolywanie utajonego obrazu elektrostatyczne¬ go dokonuje sie zwykle za pomoca klasycznej tech¬ niki wywolywania z zastosowaniem wywolywacza dwuskladnikowego. Wywolywacz ten zawiera dro- bnoczastkowy pigment i bardziej gruboziarnisty material nosnika. W czastkach tych materialów indukowane sa, gdy ocieraja sie one o siebie, la¬ dunki elektrostatyczne o przeciwnych znakach. Na skutek tego, czastki pigmentu sa przyciagane do wiekszych od nich czastek nosnika, az do wy¬ równania sie ilosci róznoimiennych ladunków w utworzonym w ten sposób zespole czastki nosnika z kilkoma czastkami pigmentu. Aby wywolac uta¬ jony obraz elektrostatyczny, na przyklad na po¬ wierzchni fotoprzewodzacej, powoduje sie prze¬ plyw naladowanego materialu wywolywacza po po¬ wierzchni fotoprzewodzacej, na skutek czego pig¬ ment zostaje mechanicznie i elektrostatycznie od¬ laczony od materialu nosnika. Utajony obraz ele¬ ktrostatyczny wywiera sile na material pigmentu, na skutek czego, jest on przyciagany do obszarów obrazu, wywolujac selektywnie obraz zgodnie z iloscia znajdujacego sie na nim ladunku. Obnazo¬ ny material nosnika, posiadajacy jeszcze ladunek o znaku przeciwnym niz ladunek pigmentu, zbie- 15 20 25 30 ra pigment ze stosunkowo slabych elektrostatycz¬ nie obszarów tla, powodujac utworzenie czystej, ostrej kopii oryginalu.Znane sa sposoby wywolywania utajonego obra¬ zu z zastosowaniem wywolywacza dwuskladniko¬ wego, jak np. wywolywanie za pomoca szczotki magnetycznej i wywolywanie kaskadowe. W obu przypadkach, aby wytworzyc wlasciwe mieszanie wywolywacza i tryboelektryzacje jego skladników, musi byc zapewniony i utrzymywany dostatecznie obfity przeplyw wywolywacza. Poniewaz przy wy¬ wolywaniu dwuskladnikowym jakosc kopii jest za¬ lezna od przeplywu wywolywacza, w automatycz¬ nych powielaczach kserograficznych uklad wywoly¬ wania pracuje zwykle w sposób ciagly.Sposób wywolywania utajonego obrazu elektro¬ statycznego za pomoca szczotki elektromagnetycz¬ nej polega na tym, ze w poblizu wywolywanego obrazu umieszcza sie magnes, którego pole kiero¬ wane jest na powierzchnie nosnika obrazu. Ma¬ gnes jest usytuowany wewnatrz cylindra, który obracajac sie przenosi czastki wywolywacza do po¬ la magnetycznego tworzac szczotke magnetyczna, która stykajac sie z powierzchnia nosnika obrazu wywoluje znajdujacy stie na niej obraz.Znane jest, przykladowo z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 387 586, urza¬ dzenie do wywolywania utajonego obrazu elektro¬ statycznego z zastosowaniem szczotki magnetycz¬ nej. Szczotka taka jest wytworzona przez magnes80 3 staly umieszczany wewnatrz cylindra. Podczas o- bracania sie takiego cylindra, pod wplywem sil pola magnetycznego, wytwarzana jest szczotka magnetyczna. Rrzy czym nalezy dodac, ze mag¬ nes jest nieruchomy, co uniemozliwia sterowanie polozeniem szczotki magnetycznej.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wy¬ wolywania utajonego obrazu elektrostatycznego oraz urzadzenia do stosowania tego sposobu, które umozliwiloby sterowanie procesem wywolywania za pomoca szczotki magnetycznej.Cel wynalazku osiagnieto w sposobie wywoly¬ wania przez to, ze zmienia sie polozenie magnesu wewnatrz cylindra, w którym magnes jest umiesz¬ czony, co umozliwia przerwanie kontaktu szczot¬ ki magnetycznej z wywolywanym obrazem, a wiec zatrzymanie procesu wywolywania.Cel wynalazku osiagnieto równiez w urzadzeniu dc wywolywania utajonego obrazu wyposazajac urzadzenie w zespól elementów umozliwiajacych zmiane polozenia magnesu wewnatrz cylindra.Przedmiot wynalazku jest uwidocznliony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urzadzenie do wywoly¬ wania utajonego obrazu zastosowane w powielaczu kserograficznym, fig. 2 — urzadzenie do wywolywania w widoku z przodu i w czesciowym przekroju, fig. 3 — urzadzenie do wywolywania w widoku z pra¬ wego boku, fig. 4 — urzadzenie w widoku z prze¬ ciwnego boku, fig. 5 — urzadzenie w przekroju wzdluz linii 5—5 z fig. 2, w polozeniu wywolywa¬ nia, fig. 6 — urzadzenie w polozeniu gdy wywo¬ lywanie nie zachodzi, a fig. 7 — urzadzenie w przekroju wzdluz linii 7—7 z fig. 5.Powielacz kserograficzny zawiera czlon zapisu w postaci kserograficznego bebna 10 osadzonego obro¬ towo w ramie powielacza na wale 11. Beben jest obracany w kierunku pokazanym na rysunku strzalka, aby spowodowac przejscie powierzchni bebna kolejno przez pewna ilosc kserograficznych stanowisk operacyjnych.Dla lepszego zrozumienia istoty wynalazku sta¬ nowiska te zostana opisane. Najpierw powierzch¬ nia bebna przechodzi przez stanowisko A lado¬ wania, w którym na powierzchni fotoprzewodzacej wytwarzany jest jednorodny ladunek elektrosta- tycany. Na stanowisku tym znajduje sie urzadze¬ nie wyladowania ulotowego 12, wyposazone w je¬ dna lub kilka elektrod wyladowczych usytuowa¬ nych poprzecznie do powierzchni bebna. Elektrody te sa zasilane ze zródla wysokiego napiecia. Nas¬ tepnie powierzchnia bebna przechodzi przez stano¬ wisko B naswietlania, w którym swietlne odwzoro¬ wanie powielanego dokumentu rzutowane jest na powierzchnie bebna za pomoca projekcyjnego apa¬ ratu 13, przez co ladunek znajdujacy sie na po¬ wierzchni bebna zostaje w naswietlonych obszarach rozproszony, w wyniku czego powstaje utajony obraz elektrostatyczny oryginalu. Trzecim z kolei stanowiskiem Jest stanowisko C wywolywania, wy¬ posazone w magnetyczny uklad 14 wywolywania, napedzany silnikiem 22 poprzez lancuch 23. W ukladzie tym magnesowalny, dwuskladnikowy ma¬ terial wywolywacza zmuszany jeat do przeplywu w styku z powierzchnia bebna, przez co pigment 247 stykajacy sie z bebnem przywiera do utajonego obrazu, tworzac obraz proszkowy. W nastepnym z kolei stanowisku D przenoszenia, proszkowy obraz kserograficzny jest elektrostatycznie przeno- 5 szony z powierzchni bebna na tasme 15 materia¬ lu podloza, za pomoca mechanizmu 16 wyladowa¬ nia ulotowego, które jest podobne do mechanizmu znajdujacego sie w stanowisku ladowania. Osta¬ tnim stanowiskiem jest stanowisko E oczyszcza¬ lo nia bebna, w którym powierzchnia bebna jest szczotkowana za pomoca szczotki 20 z futra natu¬ ralnego lub sztucznego aby usunac resztkowe cza¬ stki pigmentu pozostale na fotoprzewodzacej po¬ wierzchni po przeniesieniu obrazu. 15 Tasma materialu podloza jest utrzymywana w styku z powierzchnia bebna za pomoca pary luz¬ nych rolek 19. Tasma 15 porusza sie z ta sama predkoscia liniowa co powierzchnia bebna i jest napedzana za pomoca silnika sprzezonego ze szpu- 20 la 17 nawijania. Szpula 17 zwija w sposób ciagly tasme 15 ze zdawczej szpuli 18 poprzez stanowisko przenoszenia D. Za stanowiskiem przenoszenia w bliskosci tasmy materialu podloza umieszczony jest zespól utrwalajacy 21, który wytwarza ilosc ciepla, 25 wystarczajaca do utrwalenia kserograficznego obra¬ zu na materiale podloza.Urzadzenie do wywolywania utajonego obrazu wedlug wynalazku posiada glówna oslone 30 wy¬ wolywacza, który zawiera skorupe 31 zamknieta 30 z obu konców za pomoca czolowych plyt 32 i 33.Skorupa 31 jest podluznym czlonem w ksztalcie li¬ tery „U", podobnym do rynny, przy czym jej dno jest nachylone w stosunku do plaszczyzny pozio¬ mej. Wnetrze oslony 30 podzielone jest na dwie 35 oddzielne czesci przegroda 34. Utworzone w ten sposób zostaly glówny obszar 35, nieco wiekszy od bebna kserograficznego, oraz obszar 36 zbiornika.Oslona 30 jest osadzona w ramie 8 powielacza za pomoca wsporników 37 i 38 przymocowanych do 40 ramy powielacza. Plyta czolowa 33 i przegroda 34 wystaja z oslony 30 do dolu, a ich dolne czesci sa kolnierzowe wywiniete, umozliwiajac zamoco¬ wanie ich na wspornikach 37 i 38. Oslona 30 jest umieszczona w powielaczu tak, ze jej glówny ofo- 45 szar 35 jest usytuowany poprzecznie w bliskosci dolnej czesci powierzchni bebna 10.W dolnej czesci oslony 30 umieszczone sa dwa podajniki slimakowe 40, 41. Podajniki slimakowe sa osadzone obrotowo w lozyskach zamocowanych 50 w plytach czolowych oslony 30. Slimaki 42, 43 po¬ dajników 40, 41, sa usytuowane nawzajem równo¬ legle wzdluz calej dlugosci dna oslony 30. Aby umozliwic slimakom przenoszenie materialu wy¬ wolywacza z obszaru 36 zbiornika do obszaru 55 glównego, przegroda 34 posiada otwory. Dopro¬ wadzajacy podajnik 40, usytuowany na wyzszym poziomie w oslonie, obracany jest w taki sposób ze jego slimak 42 w sposób ciagly przemieszcza material wywolywacza z obszaru zbiornika w ob- 60 szar wywolywania, natomiast powrotny podajnik 41, transportuje material wywolywacza z obszaru wy¬ wolywania z powrotem do obszaru zbiornika.Waly podajników 40 i 41 wystaja poza plyte 33, a na ich koncach zamocowane sa zebate kola 78 65 i 79. Oba te kola sa napedzane przez wspólne ko-80 247 lo zebate 80 osadzone na walku 81. Oddzialywanie mechaniczne podajników na material wywolywa¬ cza jest wystarczajace dla mieszania i tryboele- ktryzacji dwuskladnikowego wywolywacza ksero¬ graficznego.W górnej czesci obszaru wywolywania, wewnatrz oslony, umieszczony jest cylinder 50, usytuowany zasadniczo na calej dlugosci glównego obszaru 35 wywolywania. Sklada sie on z tulei 51 z niemagne¬ tycznego materialu i dwu zamykajacych te tuleje pokryw 52 i 53 osadzonych obrotowo w przegrodzie 34 i w plycie czolowej 33.Wewnatrz tulei 51 umieszczony jest trwaly ma¬ gnes 68 z Alnico, 5, lub innego materialu podo¬ bnego, magnetycznego. Magnes ten sklada sie z dwóch podluznych nadbiegunników 60 i 61 o prze¬ ciwnych znakach i o równych dlugosciach, przy czym nabiegunniiki te sa oddzielone od siebie za pomoca izolacyjnego preta 62. Oba nabiegunniki sa usytuowane w tulei stosunkowo blisko siebie aby utworzyc magnetyczne pole 45 o okreslonym kierunku. Dlugosc magnesu jest nieco wieksza niz szerokosc obszaru fotoprzewodzacego na powierz¬ chni fotoreceptora, przy czyni magnes jest tak umieszczony, ze wytwarza pole magnetyczne na calej dlugosci fotoprzewodzacego obszaru bebna.Oczywiscie mozna zastosowac równie dobrze inny typ magnesu pod warunkiem, ze wytwarza on po¬ le o okreslonym kierunku.Magnes 59 jest tak osadzony w tulei 51, ze moze sie obracac niezaleznie od ruchu cylindra. Jeden koniec tego magnesu jest osadzony na wale 63, który jest osadzony obrotowo w pokrywie 53 za pomoca lozyska 64. Znajdujacy sie z dmigiej strony magnesu wydluzony wal, jest podparty pomiedzy lozyskiem 64 wcisnietym w pokrywe 52 a lozys¬ kiem 66, zamocowanymi w czolowej plycie 32 oslo¬ ny. Czesc walu 65 wystaje poza oslone.Walek 81, który napedza oba podajniki slima¬ kowe, dziala irówniez jako walek napedowy ze¬ spolu wywolywania. Osadzone na walku 81 kolo 65 przenosi ruch obrotowy za pomoca lancucha 23 z silnika 22 na walek 81. Pasowe kolo 72, któ¬ re jest, równiez osadzone na walku 81, napedza poprzez pas 73 napedowy uklad 56 cylindra 50.Uklad 56 posiada elektromagnetyczne sprzeglo 71 polaczone z napedzanym kolem pasowym 70. Cy¬ linder 50 polaczony jest ze swym napedowym ukladem 56 poprzez zlacze 55.W czasie dzialania powielacza nastepuje ciagly przeplyw materialu wywolywacza z obszaru 36 zbiornika, za pomoca obracajacych sie podajni¬ ków slimakowych, poprzez obszar 35 wywolywa¬ nia. Predkosc obrotowa podajników jest utrzymy¬ wana na poziomie zapewniajacym dostateczne mieszanie i tryboelelktryzacje materialu wywoly¬ wacza. Oslona wywolywacza jest przy tym zapel¬ niona materialem wywolywacza do takiego pozio¬ mu, ze cylinder 50 jest w nim czesciowo zanurzo¬ ny, przez co obszary brzegowe pola magnetycznego magnesu 59 stykaja sie z materialem wywolywacza znajdujacym sie w oslonie. Cylinder 50, obracajac sie w materiale wywolywacza wprowadza za po¬ moca sil mechanicznych i magnetycznych material wywolywacza w glówna czesc pola magnetyczne¬ go magnesu 50. Namagnesowane czastki przemiesz¬ czaja sie w polu magnetycznym ku górze, two¬ rzac tak zwana szczotke magnetyczna. Jak pokaza¬ no na fig. 5, górny podajnik slimakowy podaje 5 nowa ilosc magnetycznego matertalu wyworywacza poprzecznie do cylindra 50 bardzo blisko obszaru tworzenia tej szczotki. Poniewaz ruch obrotowy cylindra 50 trwa, material wywolywacza ze szczot¬ ki magnetycznej przemieszczany Jest ku dolowi w io obszar zbiorczy oslony wywolywacza: W ten spo¬ sób szczotka magnetyczna tworzona jest w spo¬ sób ciagly ze swiezego materialu wywolywacza, podczas gdy material ten krazy w ukladzie zam¬ knietym. 15 Na fig. 6 magnes jest pokazany w takim polo¬ zeniu jaMe zajmuje w czasie wywolywania. Wy¬ wolywanie obrazu kserograficznego na powierzch¬ ni 10 bebna powodowane jest przez skierowanie glównego magnetycznego pola 45 magnesu w kie- 20 runku powierzchni 'bebna. Cylinder 50, a zatem i umieszczony w nim magnes, sa tak usytuowane w oslonie wywolywacza, ze obszar fotoprzewodza- cy powierzchni bebna przechodzi przez glówne pole magnesu, gdy magnes ten znajduje sie w po- 25 lozeniu wywolywania jak pokazano na fig. 6. Ma¬ gnetyczna szczotka 44, w sposób ciagly doprowadza przeplyw swiezego materialu wywolywacza do zetkniecia z powierzchnia fotoprzewoclzaca, aby wywolac znajdujacy sie na niej utajony obraz ele- 30 ktrostatyczny. Predkosc obwodowa cylindra 50, a zatem i predkosc przeplywu, za pomoca którego uzupelniana jest szczotka magnetyczna, oraz pred¬ kosc bebna kserograficznego sa od siebie nawza¬ jem uzaleznione za pomoca wspólnego ukladu na- 35 pedowego, na skutek czego uzyskano jednolite podawanie materialu wywolywacza.Aby szybko rozpoczac lub zakonczyc wywoly¬ wanie za pomoca urzadzenia do wywolywania obrazu, zmienia sie polozenie magnesu z polozenia 40 wywolywania, w którym glówne pole magnetycz¬ ne jest kierowane na powierzchnie fotoprzewodza- ca, na polozenie spoczynkowe, w którymi pole ma¬ gnetyczne nie jest skierowane na powierzchnie fo- toprzewodzaca. Magnes, który jest obracany we- 45 wnatrz cylindra niezaleznie, przemieszczany jest za pomoca elektromagnesu SOL-1 osadzonego na wsporniku 44 przymocowanym do czolowej plyty 32 oslony. Wal 65, polaczony z magnesem, konczy sie poziomym ramieniem 88, które jest ruchomo 50 polaczone ze zwora 87 elektromagnesu SOL-1. Po¬ ziome ramie 88 ma szczelinowy otwór 90, w któ¬ rym porusza sie kolek 89 polaczony ze zwora 87.Ramie 88 jest docisniete do styku ze zwora 87 za pomoca sprezyny 91. (fig. 4). 55 W urzadzeniu wedlug wynalazku, jak i w innych urzadzeniach, w "których stosuje sie dwuskladniko¬ we materialy wywolywacze, w poblizu powierzchni fotoprzewodzacej tworzy sie chmura pylowa ze swobodnego pigmentu, zwykle odlaczonego od ma- 60 terialu nosnika, przez oddzialywanie mechaniczne poruszajacej sie szczotki i poruszajacej sie powierz¬ chni fotoprzewodzacej. Wlasnie ten swobodny pig¬ ment wywoluje obraz elektrostatyczny. Poniewaz chmura pylowa wywolywacza nie jest zalezna bez- 65 posrednio od polozenia szczotki, zmiana polozenia80 247 8 klasycznych urzadzen wywolywujacych. Przez urza¬ dzenie wywolujace wedlug wynalazku, przemiesz¬ cza sie w sposób ciagly dobrze wymieszany i nalado¬ wany tryboelektrycznie material wywolywacza, przez 5 co urzadzenie to jest utrzymywane w optymalnych warunkach wywolywania, przy czym jednoczes¬ nie zapewniona jest mozliwosc sterowania wywo¬ lywaniem. Przewidziano elementy, które bez prze¬ rywania tego przeplywu materialu wywolywacza 10 przez urzadzenie, zapewniaja szybkie wlaczanie i wylaczanie dzialania szczotki magnetycznej oraz likwidacje chmury pylu wystepujacej wraz ze szczotka magnetyczna. 1 samej szczotki nie powoduje wystarczajaco szyb¬ kiego przerwania wywolywania, zwlaszcza w po¬ wielaczach szybkiego dzialania. Dlatego tez chmu¬ ry pylowe tworzace sie w poblizu powierzchni fo- toprzewodzacej musza zostac usuniete.Gdy urzadzenie wedlug wynalazku jest w po¬ lozeniu wywolywania, zwora elektromagnesu pod¬ nosi sie, przez co ramie 88 polaczone z magnesem, wymusza polozenie urzadzenia w przyblizeniu po¬ ziome jak pokazano na fig. 6. Magnes, który jest sztywno zamocowany na wale §5 utrzymywany jest w polozeniu pionowym za pomoca glównego pola magnetycznego, skierowanego na powierzch¬ nie fotoprzewodzaca. Jak to juz opisano powyzej, zostaje utworzona szczotka magnetyczna, umozli¬ wiajac wywolywanie na powierzchni bebna utajo¬ nego obrazu kserograficznego. Gdy elektromagnes SOL-1 zostanie pobudzony, jego zwora jest sciaga¬ na ku dolowi, przez co magnes i jego pole magne¬ tyczne przyjmuja polozenie spoczynkowe przedsta¬ wione na fig 5. Magnes jest wtedy tak usytuo¬ wany, ze pole magnetyczne nie jest skierowane na powierzchnie fotoprzewodzaca. Ramie 92 wygasza¬ jace szczotke magnetyczna osadzone obrotowo w oslonie wywolywacza na kolku 93, zostaje w tym samym czasie uruchomione i porusza sie ku do¬ lowi w poblize powierzchni cylindra wygaszajac szczotke magnetyczna, przez co uniernozJdwkme zostaje utworzenie sie w poblizu powierzchni beb¬ na chmur pylowych. Wygaszenie szczotki magne¬ tycznej zapobiega stykaniu sie rozproszonych linii szczotki magnetycznej z powierzchnia bebna i wy¬ wolywaniu tej powierzchni.Na wale 65 jest sztywno zamocowany kolnierz 94, przylegajacy jak pokazano na fig. 2, do prze¬ grody 34. Przegub 95, zamocowany wahliwie za¬ równo do kolnierza jak i do ramienia 92, porusza sie wraz z walem 65 podczas jego obrotu z poloze¬ nia wywolywania w polozenie spoczynkowe, scia¬ gajac ramie wygaszajace ku dolowi.Jak juz opisano poprzednio, material wywoly¬ wacza jest wybierany z dolnej czesci oslony 30 za¬ równo mechanicznie jak i magnetycznie. Dziala¬ nie mechaniczne cylindra w czasie jego obrotu w materiale wywolywacza pobudza wywolywacz i mechanicznie kieruje go na powierzchnie bebna.Mechaniczne dzialanie cylindra na material wy¬ wolywacza powoduje równiez wytworzenie sde chmur pylowych, mogacych wywolywac niepoza¬ dane obrazy na powierzchni bebna niezaleznie od tego , czy magnes znajduje sie w polozeniu wywo¬ lywania, czy w polozeniu spoczynkowym. Wedlug wynalazku uklad napedowy 56 cylindra, wyposa¬ zony jest wsprzeglo elektromagnetyczne laczace i roz¬ laczajace cylinder z glównym ukladem napedowym.W czasie dzialania elektromagnetyczne sprzeglo 71 (fig 2) jest polaczone elektrycznie w szereg z me¬ chanizmem pobudzania elektromagnesu SOL-1 tak, ze gdy magnes jest w polozeniu spoczynkowym, cylinder nie obraca sie.Urzadzenie wedlug wynalazku daje mozliwosc szybkiego wlaczania i wylaczania ukladu wywoly¬ wania ze szczotka magnetyczna, na przyklad mie¬ dzy kolejnymi kopiami w powielaczu automatycz¬ nym, zachowujac jednoczesnie wszystkie korzysci PL PL