DE2010156A1 - Einrichtung zur übertragung elektroskopischer Entwicklerteilchen - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 XMHA MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

XEROX CORPORATION, Rochester, N.Y. 14603, V.St.A.Einrichtung zur Übertragung elektroskopischer Entwicklerteilchen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Übertragung elektroskopischer Entwicklerteilchen auf eine geladene Fläche zur Entwicklung eines auf dieser befindlichen Ladungsbildes.

Bei elektrofotografischen Verfahren wird gewöhnlich eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf einer fotoleitenden Fläche mit einer Aufladungsvorrichtung aufgebracht. Anschliessend werden Teile der Oberfläche z.B. durch Belichtung entladen. Bei anderen elektrofotografischen Verfahren wird ein elektrostatisches Muster oder Bild auf der Fläche direkt erzeugt, das dem zu reproduzierenden Muster oder Bildoriginal entspricht. Um das Ladungsbild sichtbar zu machen, ist seine Entwicklung mit einem elektroskopisehen Pulver oder Toner erforderlioh. Angenommen, die geladene Fläche hat eine positive Ladung, so wird ein auf die entgegengesetzte Polarität aufgeladener Toner verwendet. Wird auf der Bildplatte mit einer positiven Ladung der entgegengesetzt geladene Toner abgelagert, so übt die Ladung des Bilde eine Anziehungskraft auf den Toner aus und bindet diesen in den geladenen Bereichen. Auf diese Welse wird das Bild sichtbar gemacht·

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Das "bei der Entwicklung angestrebte Ziel ist eine scharfe, kontrastreiche und hintergrundschleierfreie Wiedergabe des zu reproduzierenden Originals. Die Entwicklung eines Ladungsbildes kann nun auf verschiedene Weise vorgenommen werden» Bei einem ersten Verfahren wird der Entwicklerstoff über die das Ladungsbild tragende Fläche kaskadiert und anschliessend das so entwickelte Bild auf ein Kopierblatt oder -band übertragen, während diese die das Bild tragende Fläche berührt. Zum Schluß wird das übertragene Bild durch Hitzeanwendung auf der Aufzeichnungsfläche fixiert. Ein Beispiel für dieses Verfahren ist der US-Patentschrift 2 990 278 zu

' entnehmen. Ein anderes Verfahren entspricht in vielen Punkten dem eben beschriebenen mit Ausnahme, daß eine Pulverwolke Entwicklerteilchen über die das Ladungsbild tragende Fläche verteilt. Dieses Verfahren ist in der US-Patentschrift 3 239 465 näher beschrieben. Ein drittes Verfahren lagert die Entwicklerteilchen mit Hilfe einer sogenannten magnetischen Bürste ab, wie es in der US-Patentschrift 2 791 949 beschrieben ist· Diese magnetische Bürste wird aus vielen kleinen Eisenteilchen gebildet, die unter Einfluß eines magnetischen Felds "Fasern" einer Bürste bilden. Wird der jeweilige Toner oder Entwioklerstoff mit dem magnetischen Pulver gemischt, so wird es reibungselektrisch geladen und bei Aufnahme durch

) einen Magneten bildet sich die "Bürste", wobei die geladenen Tonerteilchen in statistischer Verteilung auf den Eisenfasern angeordnet sind. Ein weiteres Verfahren zur Bildentwicklung lagert den Toner durch mit Fasern versehene Vorrichtungen, wie z.B. eine mit Toner getränkte Pelzbürste, ab, wie es z.B. in der US-Patentsohrift 3 251 706 beschrieben ist. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Weiterbildung einer solohen mit Fasern versehenen Einrichtung.

Alle der vorstehend genannten Verfahren zur Entwicklung eines Ladungebilde wurden auch bereits bei praktisch eingesetzten

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elektrofotografischen Druckern angewendet. Jedoch hat jedes dieser Verfahren Vor- und Nachteile, die für bestimmte Maschinen das eine oder andere Verfahren geeigneter erscheinen lassen· So ist ZcB. das Kaskadierungsverfahren unerwünscht, da es auf Anwendung der Schwerkraft beruht und eine Abnutzung der dielektrischen Oberfläche bedingt sowie' in der Konstruktion teuer und unhandlich ist. Ähnliche Eigenschaften können dem Pulverwolken-Verfahren zugeschrieben werden. Gewöhnlich werden die Pulverwplken durch Ausblasen des Toners unter Druckluft aus einer auf die Bildfläche gerichteten Düse erzeugt. Die zur Erzeugung der Pulverwolken erforderliche Vorrichtung iat daher teuer und unhandlich« Die mit einer magnetischen Bürste arbeitende Entwicklung erzielt zwar voll entwickelte zusammenhängende dunkle Bereiche, reproduziert aber Halbtonbilder mit übermäßigem Kontrast. Ausserdem müssen auch hier Wirtschaftlichkeit und Unhandlichkeit in einem Kompromiß aufeinander abgestimmt werden. Die bisherigen Entwicklungsverfahren mit Pelzbürsten haben dagegen den Nachteil, daß die der Bürste zugeführte Tonermenge nicht einfach genug gesteuert werden kann. Werden aber unterschiedliche Tonermengen an die Bürste gegeben, so zeigen auch die entwickelten Bilder helle und dunkle Bereiche und einen versohleierten Hintergrund·

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu beseitigen und eine neue Einrichtung zu schaffen, die unter Benutzung des mit einer faserigen Vorrichtung arbeitenden Entwicklungsverfahrens Bilder besserer Qualität entwickelt.

Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch eine erste Vorrichtung mit einer ersten, eine gleichmäßige Entwicklerteilchenmenge tragenden Schicht und einer zweiten, mit einer elektrischen Vorspannung beaufschlagbaren Schicht» durch eine zweite Vorrichtung mit einer faserigen Oberfläche, die die erste Schicht berührend eine gleichmäßige Entwiok-

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lerteilchenmenge von dieser aufnimmt und mit der Vorspannung auf der zweiten Schicht so zusammenwirkt, daß die Teilchen zur Entwicklung des Ladungsbildes auf der geladenen Fläche ablagerbar sind.

Durch diese erste Vorrichtung, die eine erste die Entwicklerteilchen tragende Schicht und eine zweite mit einer elektrischen Vorspannung vorwählbarer Größe beaufschlagbare Schicht aufweist, ist eine freizügige und genaue Vorwahl der von dieser Vorrichtung getragenen und über die zweite Vorrichtung an die zu entwickelnde Fläche gleichmäßig weitergebbaren Entwicklerteilchenmenge möglich.

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert· Im einzelnen zeigen:

Fig»1 eine Seitenansicht eines bereits mit Toner versehenen Bandes im Schnitt,

Fig.2 eine schematische Seitenansicht dieses Bandes und einer mit einer Bürste arbeitenden Entwicklereinrichtung,

Fig.3 eine Seitenansicht einer arbeitsbereit befestigten Kassette eines mit Toner versehenen Bands und

Fig.4 die in Fig.3 gezeigte Kassette, bei der das Band aus seiner Halterung genommen ist.

Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet und ausgerichtet für die Entwicklung elektrostatischer Ladungebilder, wie besonders Bilder mit feinen Einzelheiten, die aus relativ zueinander geladenen und ungeladenen Bereichen auf einer isolierenden Fläche zusammengesetzt sind. Das hier beschriebene Entwicklungsverfahren kann dabei sowohl zur unmittelbaren Zuführung von Toner an die fotoleitende Fläche als auoh zu einem elektroskopischen Papier verwendet werden, die jeweils

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die Ladungsbilder tragen. "

Das in Fig. 1 gezeigte, mit Toner versehene Band 10 weist z.B. eine Papierschicht 12 und eine leitende Folienschicht auf, die aus Aluminium oder einem anderen leitenden Material bestehen kann. Andere geeignete Bandmaterialien können Filz, Kunststoff oder Fiberglas sein. Die Papierschicht 12 ist mit elektroskopisohen Entwicklerteilohen oder Toner 11 bedeckt» Der Toner wird gleichmäßig auf das Band aufgebracht und an diesem mechanisch oder reibungselektrisch gebunden;

Der Vorteil eines solchen bereits mit Toner versehenen Bands besteht darin, daß Bänder mit der für verschiedene Anwendungen gewünschten Tonermenge hergestellt werden können_P Ein anderer Vorteil des bereits mit Toner versehenen Bandes besteht darin, daß die Rückseite eine elektrische Vorspannung des Bandes erlaubt, um so die Tonerablagerung auf einer Fellbürste steuern zu können. Das Bedienungspersonal kann also die Spannung auf der leitenden Schicht einstellen, um die Größe der Tonerablagerung zu steuern und damit den Hintergrund der Kopien in steuerbaren Grenzen zu halten. Diese Spenderbandanordnung kann analog wie ein Farbband einer Schreibmaschine betrachtet werden, so daß bei jedem Vorrücken eines Aufzeichnungsmaterial a um eine Zeile auch das Band vorrückt. Wird das Band in einer Patrone oder Kassette angeordnet, so kann das alte Band leicht entfernt und ein neues Band eingelegt werden·

In Fig·2 ist θoh©matisch eine Entwioklereinrichtung dargestellt, die das neue gemäß der Erfindung angegebene, mit Toner versehene Band benutzt· Mit 10 ist wieder das Tonerband mit einer flaohen Papiereohioht und einer Aluminiumrüokeeite bezeichnet. Das Band ist auf einer Zuführungsrolle 14 gehalten, die sich um eine Welle 16 dreht und in einem geeigneten,

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.,^äter näher beschriebenen Rahmen gehalten ist. Eine auf einer Welle 18 und im Rahmen ähnlich gehaltene Aufwickelrolle 17 nimmt den benutzten Teil des Bandes auf, nachdem der Toner von ihm durch die zylindrische, mit Pasern versehene Vorrichtung oder Bürste 21 entfernt wurde.

Eine Vorspannungselektrode 19 berührt die leitende Schicht des Tonerbandes 10 und kann ein Potential führen oder geerdet sein. Wird eine negative Vorspannung infolge der regelbaren Spannung V auf die Elektrode 19 gegeben, so wird der Toner vom Tonerband 19 auf die mit Pasern versehene Vorrichtung 21 abgezogen. Andererseits kann eine positive Spannung auf die Elektrode 19 gegeben werden, um den Toner auf dem Band zu halten. Auf diese Weise kann eine Bedienungsperson die Tonermenge durch Änderung der Vorspannung steuern, die von der mit Pasern versehenen Vorrichtung aufgenommen wird» Ein Stiohelschlitten 23 trägt einen Stichel 22. Der Stichel bewegt sich über ein aufgeladenes Band oder elektrostatisches Papier 26, so daß bei einer selektiven Tastung von Stiften 30 des Stichels 22 zur geerdeten Gegenelektrode 31 hin ein ladungsbild auf dem elektrostatischen Papier 26 gebildet wird. Die mit Pasern versehene Vorrichtung 21 dreht sich auf ihrer Welle und ist so angeordnet, daß sie das elektrostatische Papier 26 berührt und Toner auf der geladenen Oberfläche des Papiers 26 ablagert. Das so entwickelte Bild auf dem Papier 26 bewegt sich dann in Richtung einer ein Heizelement 25 tragenden Platte 24, durch die der Toner schmelzfixiert wird. Spannrollen 27 und 28 führen das Papier 26 duroh die Aufzeiohnungs-, Entwioklungs- und Pixiereinrichtung·

In Pig.3 ist eine Seitenansicht einer Tonerbandkassette 9 gezeigt, die betriebsbereit angeordnet ist. Ein Halterahmen 40 siohert die aus der Zuführungsrolle 14 und der Aufwickelrolle 17 bestehende Kassette. Auf dem Rahmen sind außerdem

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noch Führungsstifte 43 und 44 und eine Haltevorrichtung 42 'orgesehen· Eine Verriegelung 41 mit bogenförmigen Schlitzen η6 und 47 ist zur Aufnahme der Wellen 16 und 17 der Zufüh~ rungs- und Aufwickelrolle in der verriegelten Stellung vorgesehen. Die Haltevorrichtung 42, die durch den Schlitz 45 der Verriegelung 41 hindurchgreift, erlaubt der Verriegelung 41, sich zwischen der ent- und verriegelten Stellung hin- und herzubewegen, während sie weiterhin vom Rahmen 40 gehalten ist·

In Pig·4 ist die Verriegelung 41 in ihrer entriegelten Stellung gezeigt, bei der die Kassette entfernt und ersetzt werden kann« Gemäß der Erfindung kann dabei nach Umspulung des Tonerbands auf die Aufwickelrolle die leere Zuführungsrolle an die Stelle der Aufwickelrolle gesetzt werden.

Die mit Fasern versehene Vorrichtung 21 kann natürliche Fasern, wie Kaninchenfell oder Kamelhaar aufweisen. Andererseits kann die Vorrichtung 21 auch synthetische Fasern, wie Nylon, aufweisen. Die Aufwickelrolle 17» die Faserbürste 21 und das Papier 26 sind mit dem gleichen Antrieb gekoppelt, um das Drucken, die Tonerausgabe und die Entwicklung zu synchronisieren. Die Aufwickelrolle 17 ist über ein hier nicht gezeigtes Untersetzungsgetriebe mit einem hier ebenfalls nicht gezeigten Antrieb verbunden, so daß das Tonerband jeweils nur einen kleinen Schritt während einer Umdrehung der Faserbürste vorgeschoben wird. Auf diese Weise wird gerade die richtige Tonermenge während einer Umdrehung an die Bürste abgegeben· Das Tonerband 10 bewegt sich über die Elektrode 19 und bildet eine zur Berührung der Faserbürste 21 geeignete Fläche und dient gleichzeitig ale Spannvorrichtung für das zwischen der Zuführungs- und Aufwickelrolle laufende Tonerband·

Zur Erzielung einer optimalen Entwicklung sollen das Band, der Toner und die Faserbürste aus- in der reibungselektrischen Rei-

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he gewählten Materialien hergestellt sein. Auf diese Weise wird jedes ein anderes Material berührendes Material, das oberhalb von diesem in der reibungselektrisohen Reihe steht, positiv und das Material unterhalb in der Reihe negativ geladen. Soll also ein positiv geladenes ladungsbild entwickelt werden, so ist ein elektroskopischer Entwicklungsstoff zu wählen, der in der reibungselektrischen Reihe unterhalb des Materials der geladenen Fläche steht. Die elektroskopischen Entwioklerteilchen werden dann durch Berührung mit der geladenen Fläche negativ aufgeladen und durch elektrostatische Anziehung in den positiv geladenen Bildbereiohen der Fläche gebunden· Das Tonerband 10 mit dem Toner 11 und die Faserbürste 21 sind in der reibungselektrischen Reihe so angeordnet, daß eine aufeinanderfolgende Tonerübernahme stattfindet·

Beim Betrieb der in Fig.2 dargestellten Anordnung wird der die Aufwickelrolle 17, die Faserbürste 21 und das elektrostatische Aufzeichnungspapier 26 antreibende Motor eingeschaltet. Erreicht das Papier 26 die Aufzeichnungszone, so formt der Stichel 22 ein Ladungsbild. Zur gleichen Zeit nimmt in der Entwicklungseinrichtung die Faserbürste 21 eine bestimmte Menge Toner vom Band 10 und lagert diesen auf der geladenen Oberfläche des Papiers 26 ab. Gemäß der vorher beschriebenen reibungselektrischen Eigenschaften der Faserbürste 21 entfernt diese gleichzeitig Toner von den ungeladenen Bereichen des Papierbands 26. An der die Platte 24 und das Heizelement 25 aufweisenden Schmelzfixiereinriohtung wird der Toner auf oder in das Papier eingeschmolzen, um eine dauerhafte, sichtbare Wiedergabe des Bildes zu ergeben. Die Aufwickelrolle ist so befestigt, daß sie sioh schrittweise mit dem Papier 26 bewegt. Wegen der leitenden Rückseite des Tonerbande 10 kann die Tonerablagerung auf dem Papier 26 von einer Bedienungsperson elektrisch gesteuert werden. Andererseits kann die Bedienungsperson auch die Zeit steuern, während der die Faserbürete 21

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das Tonerband 10 berührt, um so mehr oder weniger Toner aufzunehmen·

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß ein vorher mit Toner versehenes Band in Form einer schnell und leicht entfernbaren Kassette eine genaue Steuerung der auf eine geladene Aufzeichnungsfläche zu bringenden Tonermenge ermöglicht·

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   \Κ) Einrichtung zur Übertragung elektroakopischer Entwicklerteilchen auf eine geladene Fläche zur Entwicklung eines auf dieser befindlichen Ladungsbildes,, gekennzeichnet durch eine erste Vorrichtung (10) mit einer ersten, eine gleichmäßige läntwicklerteilchenmenge (11) tragenden Schicht (12) und einer zweiten, mit einer elektrischen Vorspannung (V) beaufschlagbaren Schicht (13), durch eine zweite Vorrichtung (21) mit einer faserigen Oberfläche, die die erste Sohicht (12) berührend eine gleichmäßige Entwicklerteilchenmenge (11) von dieser aufnimmt und mit der Vorspannung (V) auf der zweiten Schicht (13) so zusammenwirkt, daß die Entwioklerteilchen (11) zur Entwicklung des Ladungsbilds auf der geladenen Fläche (26) ablagerbar sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführungsrolle (14) und eine Aufwickelrolle (17) vorgesehen sind, auf denen ein von der ersten und der zweiten Sohioht (12, 13) gebildetes Band (10) gehalten ist.
3. 3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rollen (14, 17) in einer Kassette (9) untergebracht sind, mit der das verbrauchte Band (10) entfernbar und ersetzbar ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklerteilohen (11), das Band (10) und die faserige Oberfläohe (21) so aus der reibungselektrieohen Reihe gewählt sind, daß die Entwicklerteilohen (11) nacheinander von dem Band (10) auf die faserige Fläche (21) und von der faserigen Fläohe (21) auf die geladene Fläche (26) ziehbar sind, wobei die faserige Fläohe (21)

   ORIGINAL INSPECTiO

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   die Entwicklerteilchen (11) von den ungeladenen Bereichen der geladenen Fläche (26) entfernt·
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorrichtung (21) ein auf seiner Oberfläche mit Pell versehener Zylinder (20) ist.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die geladene Fläche (26) ein elektrostatisches Aufzeichnungspapier (26) ist·
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Aufwickelrolle (17), der zweiten Vorrichtung (21) und dem Aufzeichnungspapierband (26) gekoppelter Antrieb vorgesehen ist, so daß die zweite Vorrichtung (21) eine steuerbare Entwicklerteilchenmenge synchron mit dem schrittweisen Vorschub des Aufzeichnungspapiers (26) aufnimmt·

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