DE3129735C2

DE3129735C2 - Bildaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE3129735C2
Application number: DE3129735A
Authority: DE
Inventors: Takashi Tokio/Tokyo Yano
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1980-07-28
Filing date: 1981-07-28
Publication date: 1986-05-15
Also published as: DE3129735A1; US4439781A

Abstract

Bei einem Bildaufzeichnungsverfahren und einer -einrichtung wird eine dünne Tonerschicht gleichförmig auf einem Donatorteil ausgebildet und in Anlage mit einer Aufzeichnungselektrode gebracht, an welche ein Bildsignal angelegt ist, wodurch dann ein entsprechendes Ladungsmuster ausgebildet wird, welches anschließend an ein Transfer- oder Aufzeichnungsblatt übertragen wird. Die dünne Tonerschicht wird mittels einer Auftrageinrichtung ausgebildet, die nahe bei dem Donatorteil angeordnet ist oder an diesem anliegt und welche einen Tonerträger aufweist, an welchen bezüglich des Donatorteils eine Spannung angelegt wird. Um ein Verschmieren des Untergrundes zu verhindern, ist die Aufzeichnungselektrode mit einem reibungselektrischen Ladungsteil oder einer zusätzlichen Elektrode versehen, die auf der Fläche angeordnet ist, welche mit dem Toner in Anlage gebracht wird, um den Toner durch die Aufzeichnungselektrode mit einer zu der Polarität der Ladung entgegengesetzten Polarität zu laden.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

f) die Toner-Zuführvorrichtung als Walze (17) ausgebildet ist,

g) die Vorspannungsquelle (15) eine Vorspannung zwischen die Walze (17) und die Donatorwalze (14) anlegt,

h) der spezifische Widerstand der Oberflächenschicht (186; 18) der Donatorwalze (14) in der Größenordnung von 10⁵QCm bis 10⁷Ωαη liegt, und

i) der spezifische Widerstand des Toners größer ist als der spezifirche Wi Jemand der Oberflächenschicht (186; IP) der Donatorwalze (14).

2. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Drehrichtung der Donatorwalze (14) vor der Toner-Zufuhrvorrichtung (17) eine Reinigungsvorrichtung (26, 27; 26, 29, 43) zur Reinigung der Oberfläche der Donatorwalze (14) vorgesehen ist.

3. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Donatorwalze (14) zumindest zwei Schichten (18, 18a. 186,19) auf ihrer Umfangsfläche aufweist, wobei die obere Schicht (18, ISb) einen spezifischen Widerstand hat, welcher höher ist als der der darunterliegenden Schicht (19, 19a;.

4. Bildaufzeichnungsgeräi nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (17) eine Hülse aus einem nicht magnetischen Material und einen im Inneren der Hülse angeordneten Magneten (16) aufweist, und daß der Toner (12. 12a, 12b) entweder einen magnetischen Toner oder einen nicht magnetischen Toner aufweist, der mit einem magnetischen Träger ist.

5. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Aufzeichnungselektrode (21), welche mit der Tonerschicht in Anlage gebracht wird, eine Anzahl einzelner Elektroden (44) trägt und aus einem Material gebildet ist, das in der reibungselektrischen Reihe in einem vorgegebenen Abstand von dem Tonermaterial gelegen ist, um die Tonerschicht mit der zu der Polarität der Ladung, die zur Bilderzeugung beiträgt, entgegengesetzten Polarität zu laden.

6. Bildaufzeichnungsgerät nach Ansprurh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Aufzeichnungselektrode (21), welche mit der Tonerschicht in Anlage gebracht wird, eine Anzahl einzelner Elektroden (44) trägt, und daß eine zusätzliche Elektrode (47) vorgesehen ist, um die Tonerschicht mit der Polarität zu laden, die der Polarität der Ladung durch die Aufzeichnungselektrode (21) entgegengesetzt ist

Die Erfindung betrifft ein Bildaufzeichnungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Bildaufzeichnungsgerät ist aus der DE-OS 29 51 460 bekannt Bei dieser bekannten Konstruktion ist eine bewegliche, endlose Spenderfläche in Form einer drehbaren Donatorwalze ausgeführt wobei eine Vorrichtung zur Zuführung von Tonerteilchen eine dünne Tonerschicht auf der Oberfläche der Donatorwalze abgelagert Die Aufzeichnungselektrode ist zwar bei diesem bekannten Bildaufzeichnungsgerät der Donatorwalze gegenüberliegend angeordnet, sie hat jedoch die Aufgabe einer Spenderfläche, da mit Hilfe der Donatorwalze ein elektrostatisches Tonerbild übertragen wird. Das elektrostatische Tonerbild wird mit Hilfe einer Aufzeichnungselektrode ausgebildet Bei einer anderen Ausführungs/ijrm dieses bekannten Bildaufzeichnungsgerätes ist eine zusätzliche Bildübertragungseinrichtung in Form eines Bildübertragungsbandes vorhanden, welches ausschließlich der Bildübertragung dient Die Einrichtung zum Auftragen einer dünnen Tonerschicht auf die Oberfläche der Donatorwalze besteht aus einer Rakel, wodurch sich jedoch keine besonders gleichmäßige Ausbildung einer Tonerschicht erzielen läßt.

Aus der DE-AS 27 31 636 ist ein elektrographisches Aufzeichnungsgerät mit einer Aufzeichnungselektrode und einer Gegenelektrode bekannt, durch die ein dazwischenliegender Aufzeichnungsbereich definiert ist. Dieses bekannte Gerät umfaßt eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Signalspannung an das Elektrodenpaar, ferner eine Einrichtung zum Durchführen eines Aufzeichnungsträgers durch den Aufzeichnungsbereich, eine Tonerzuführungsvorrichtung, mit der kontinuierlich ein elektrisch leitender Toner zwischen die Aufzeichnungselektrode und die eine Oberflächenseite des Aufzeichnungsträgers zugeführt wird und es wird schließlich eine Station vorhanden, die dazu dient, überflüssigen Toner zu entfernen, nachdem der Aufzeichnungsträger durch den Aufzeichnungsbereich hindurchgetreten ist. Das wesentliche dieses bekannten Aufzeichnungsgerätes besteht darin, daß eine Übertragungseinrichtung vorgesehen ist, mit der kontinuierlich ein Leitmittel mit elektrischer Leitfähigkeit zwischen die Gegenelektrode und die andere Oberflächenseite des Aufzeichnungsträgers bringbar ist, und daß überschüssiges elektrisches Leitmittel entfernt werden kann. Bei diesem bekannten Gerät ist ferner eine nichtmagnetische Hülse mit im Inneren der Hülse angeordnetem Magneten vorgesehen, wobei diese Hülse der Rückgewinnung des Toners dient. Durch diese Hülse wird nämlich leitendes und magnetisches Tonermaterial, das den Aufzeichnungsbereich passiert hai und von dem Aufzeichnungsträger relativ schwach angezogen wird, abgezogen, um dieses Tonermaterial wieder in den Tonerbehälter zurückzuleiten.

Schließlich ist aus der DE-AS 22 09 598 ein Bildaufzeichntingsgerät bekannt, das eine Kombination aus ei-

nem üblichen elektrophotographischen Kopiergerät und einem elektrostatischen Bildaufzeichnungsgerät darstellt. Dabei können neben einer elektrostatischen, latenten Abbildung einer zu kopierenden Vorlage, die über ein optisches System erzeugt wird, noch elektrostatische Ladungsbilder mittels einer Aufzeichnungselektrode erzeugt werden. Diese Ladungsbilder entstehen jedoch direkt auf der photoleitfähigen Oberfläche einer Trommel und nicht auf einer Tonerschicht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Büdaufzeichnungsgerät der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem eine Tonerschicht exakt vorgegebener definierter Dicke auf der Oberfläche der Donatorwalze abgelagert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion werden die mit der Verwendung einer Rakel verbundenen Probleme vermieden. Dabei ist insbesondere auch wesentlich, daß die Härte der Rakel bzw. der Spenderfläche keine wesentliche Rolle mehr spielt, so daß die Toner-Zuführvorrichtung entsprechend den Eigenschaften der Aufzeichnungselektrode oder anderer Verfafirensparameter eingestellt werden kann. Außerdem büdet diese Toner-Zuführvorrichtung die Tonerschicht auf elektrostatischem Wege aus, wobei der Toner mit einer Polarität aufgeladen werden kann, die entgegengesetzt zu der Polarität der anschließend zu erzeugenden Abbildung ist. Dadurch wird auch eine klare und scharfe Kopie gewährleistet

Bei der Konstruktion nach der Erfindung wird ferner auch sichergestellt, daß sich auf der Oberfläche der Donatorwalze keine Ladungen ansammeln können, welche die gleiche Polarität wie der Toner haben, wodurch gleichfalls die Ausbildung einer Tonerschicht mit exakt vorgegebener Dicke unterstützt wird.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fi g. 1 bis 5 schematisch verschiedene Anordnungen, um eine dünne Tonerschicht gleichförmig auf einem Donatorteil auszubilden;

Fig.6 und 7 schematische Ansichten verschiedener Ausführungsformen von Bildaufzeichnungsgeräten mit Merkmalen nach der Erfindung;

K i g. 8 einen Teil eine'· perspektivischen Ansicht einer Aufzeichnungselektrode, die in einem Büdaufzeichnungsgerät gemäß der Erf'ndung verwendet ist;

F i g. 9 einen Teil einer Schnittansicht durch eine Aufzeichnungselektrode, welche in dem erfindungsgemäßen Bildaufzeichiiungsgerät in Verbindung mit der Oberfläche einer Donatorwalze verwendet wird; und

Fig. 10 einen Teil einer perspektivischen Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Aufzeichnungselektrode welche in dem erfindungsgemäßen Bildaufzeichnungsgerät verwendet werden kann.

In den Fig. 1 bis 5 sind verschiedene Anordnungen zur gleichförmigen Ausbildung einer dünnen Tonerschicht gemäß der Erfindung gezeigt. In den F i g. 1 bis 5 sind dargestellt eine Aufbringeinrichtung 11, Toner 12, ein Träger 13, ein Donatorteil 14 und eine Vorspannungsquelle 15. Die Aufbringeinrichtung 11 weist einen Magneten 16 und ein nichtmagnetisches Teil 17 auf, während das Donatorteil 14 einen leitenden Gummi oder Kautschuk 18 und eine darunter liegende Schicht 19 aufweist Der Toner 12 soll mit negativer Polarität geladen sein, und der negative Anschluß der Vorspannungsquelle 15 soll mit dem nichtmagnetischen Teil 17 der Aufbringeinrichtung 11 und ihr positiver Pol soll mit der leitenden darunter liegenden Schicht Ί9 des Donatorteils 14 verbunden sein, welches wiederum mit Erde verbunden ist. In F i g. 1 ist der nichtmagnetische Toner 12 durch die reibungselektrische Einwirkung des magnetischen Trägers 13 mit negativer Polarität geladen. Eine positive Ladung von der Vorspannungsquelle 15 ist über die leitende darunter liegende Schicht 19 des Donatorteils 14 auf dem leitenden Gummi 18 aufgebracht Folglich wird der Toner 12, welcher mit der negativen Polarität geladen ist, elektrostatisch an die Oberfläche des leitenden Gummis 18 gezogen, welcher mit positiver Polarität geladen ist Der Toner wird aufgrund eines elektrischen Feldes, das von dem leitenden Gummi 18 zu dem nichtmagnetischen Teil 17 hin ausgebildet ist und welches durch die Vorspannungsquelle 15 erzeugt worden ist gleichförmig auf der OV.rfläche des leitenden Gummis 18 abgesetzt.

Im allgemeinen hat in einem Zweikomponenten-Entwickler mit einem Träger der Toner einen verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand in der Größenordnung "on 1O¹⁴QCm, während der spezifische Widerstand des Toners eines Einkomponentenentwicklers verhältnismäßig niedrig ist und in der Größenordnung von 10⁸ bis ΙΟ¹⁰ Ω cm liegt. Wenn der Toner einen hohen spezifischen Widerstand hat, wird während der Entwickler zwischen der Aufbringeinrichtung und dem Donatorteil mit einer Dichte vorgesehen ist welche hoch genug ist, um Druck zu erzeugen, der Wirkwiderstand geringer. In diesem Fall und auch wenn der Toner einen geringeren spezifischen Widerstand hat, verliert der Toner auf dem Donatorteil einiges von seiner Ladung, wodurch die Tonerschicht übermäßig dick ausgebildet werden kann, wodurch deren Haftung geringer wird und abnimmt Andererseits hat der leitende Gunimi 18 auf der Oberfläche des Donatorteils einen spezifischen Widerstand, welcher im Vergleich zu dem des Metalls hoch ist; er weist aber eine Elastizität und auch eine geringe Unebenheit an seiner Oberfläche auf, wodurch die Berührungsfläche mit dem Toner größer wird, was zur Schaffung und Ausbildung einer Kriechstrecke für die Ladung auf dem Toner beiträgt. Im Hinblick auf diese Tatsache weist bei den in F i g. 2 bis 5 dargestellten Anordnungen das Donatortei! 14 eine erste leitende Gummischicht 18a mit einem verhältnismäßig niedrigen spezifischen Widerstand und eine zweite leitende Gummischicht iSb mit einem verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand auf, wobei beide Schichten auf der leitenden darunter liegenden Schicht 19 aufgebracht sind. Die erste Schicht ist ebenfalls aus Gummi gebildet, um eine vorgegebene Eleastizität zu schaffen. Eine derartige Anordnung kann in eine größere Anzahl Schichten unterteilt sein, vorausgesetzt, daß die obere bzw. die Oberflächenschicht einen spezifischen Widerstand hat, der höher als der der darunter liegenden Schicht ist. Wenn der effektive spezifische Widerstand des Toners aufgrund einer Benutzung geringer ist, oder wenn der Toner einen niedrigeren spezifischen Widerstand hat, verhindert der verhältnismäßig hohe spezifische Widerstand an der Oberfläche des Donatorteils, daß die Ladung auf dem Tone" über die Oberfläche des Donatorteils abfließt. Umgekehrt induziert eine negative Ladung an dem Toner eine positive Ladung an der Oberfläche des Donatorteils, wodurch er eineefaneen ist. so

daß auf diese Weise die Haftung des Toners erhöht wird.

In der Ausführungsform der F i g. 3 weist der Toner einen magnetischen Einkomponententoner 12a mit einem verhältnismäßig niedrigen spezifischen Widerstand auf. Die Ladung positiver Polarität auf der Oberfläche des Donatorteils induziert eine negative Ladung auf dem Toner 12a, welcher an der Oberfläche des Donatorteils angezogen bleibt. In der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform weist der Toner einen magnetischen Einkomponententoner 126 mit einem verhältismäßig hohen spezifischen Widerstand auf, welcher infolge der reibungselektrischen Einwirkung des nichtmagnetischen Teils 17 oder einer Ladungsinjektion von einer nicht dargestellten Rakel mit negativer Polarität geladen ist, an welche eine Spannung angelegt wird, und welche über die nichtmagnetische Toner-Zuführvorrichtung 17 zugeführt ist, und bleibt an der Oberfläche des Donatorteils angezogen.

in F i g. 5 ist ein nichterwünschtes Beispiel dargestellt, bei welchem die Oberflächenschicht 186 des Donatorteils einen isolierenden Gummi, beispielsweise Silikongummi aufweist, in welchen beispielsweise kein Kohlenstoff gemischt ist. um ihn in Verbindung mit einem magnetischen Toner 12a mit einem verhältnismäßig niedrigen spezifischen Widerstand zu verwenden. In diesem Beispiel hat eine wiederholte Benutzung eine Ansammlung einer negativen Ladung an der Oberfläche des Donatorteils zur Folge, wodurch ein Laden des Toners und dessen Haftung an der Oberfläche des Donatorteils verhindert ist. Außerdem ergibt sich der Nachteil, daß ein wirksames Feld nicht an die Tonerschicht angelegt werden kann, welche in Gegenüberlage von der Mehrfachschreiber-Elektrode angeordnet ist. so daß eine zufriedenstellende Ausbildung eines Bildes verhindert wird.

Die beschriebenen Anordnungen sind mit Hilfe einer Aufbringeinrichtung 11 durchgeführt worden, welche einem Abstand von 0,5 mm angeordnet und entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar. Die Donatorwalze 14 weist eine leitende Welle 19, eine erste leitende Gummischicht 18,/ mit einem spezifischen Widerstand von 10³ncm und einer Dicke von 7 mm sowie eine zweite leitende Gummischicht 180 mit einem spezifischen Widerstand 10⁷ncm und einer Dicke von I mm auf. Die leitenden Gummischichten weisen einen mit Kohlenstoff gemischten Silikongummi auf.

Das vordere spitze Ende einer Aufzeichnungselektrode 21 liegt an der Oberfläche der Donatorwalze 14 an und ist mit einer ein Mustersignal abgebenden Quelle 22 verbunden, welche eine positive Auslenkung von 200 V und eine negative Auslenkung von 100 V hat. Der andere Pol der Quelle ist mit Erde verbunden. Eine Vorspannungsquelle IS ist mit der Donatorwalze 14 und der Hülse 17 der Zuführeinrichtung verbunden, wodurch eine Spannung von —300 V an die Hülse angelegt ist. Eine Spannung von —300 V ist durch eine Spannungsquelie 23 auch an die Rakel 20 angelegt, um dadurch irgendeinen Potentialunterschied zwischen der Hülse und der Rakel zu beseitigen. An der Oberfläche der Donatorwalze 14 liegt mit einem gewissen Druck eine Übertragungswalze 24 aus einem Metall, wie rostfreiem Stahl oder Aluminium, an, welche so angeordnet ist, daß sie im Uhrzeigersinn mit der gleichen Drehzahl wie die Donatorwalze 14 drehbar ist. Eine Spannung von — 200 V ist durch eine angeschlossene Spannungsquclle 25 an oe Übertragungswalze 24 angelegt. Außerdem liegt eine von einer Reinigungswalze 26 getragene Bürste an der Umfangsfläche der Walze 14 an, wobei die Walze 26 entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar ist. Die Bürste liegt auch an einer dazwischen angeordneten Hülse 28 an, in deren Inneren ein feststehender Magnet 27 angeordnet ist, welche entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar ist und welche nahe bei der Hülse 17 der Zuführeinrichtung angeordnet ist. Die von der Donator-

iich'iFTiägnetische Vorrichtung 17 sowie einen Ma- walze 14 entfernt liegende Seite der Reinigungswalze 26

gneten 16 in Verbindung mit einem Zweikomponenten entwickler aus einem magnetischen Träger 13 und einem nichtmagnetischen Toner 12 sowie magnetische Einkomponententoner J2a. 126 aufweist. Jedoch kann auch nichtmagnetischer Einkomponententoner verwendet werden. Auch kann die tonertragende Fläche der Zuführeinrichtung durch einen leitenden Gummi gebildet sein. In diesem Fall ist dann die Haftung des nichtmagnetischen Toners an der tonertragenden Oberfläche durch die Haftung bzw. Adhäsion zwischen den beiden Oberflächen oder durch die van-der-Waalssche Kraft geschaffen. Die Zuführeinrichtung und das Donatorteil können auch aneinander anliegend angeordnet werden.

In F i g. 6 ist eine schematische Darstellung eines Bildaufzeichnungsgerätes gemäß der Erfindung dargestellt. Die Zuführeinrichtung 11 weist eine Hülse 17 aus einem nichtmagnetischen Material, wie Aluminium, welche entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, einen feststehenden Magneten 16, der im Inneren der Hülse 17 angeordnet ist. und eine L-förmige Rakel 20 aus einem leitenden Material, wie Aluminium, auf, deren freies Ende nahe bei der Oberfläche der Hülse 17 angeordnet ist Die Rakel 20 dient auch als ein vereinfacht ausgebildeter Trichter, der einen magnetischen Einkomponententoner 12a mit einem verhältnismäßig niedrigen, spezifischen Widerstand von 10⁸QCm enthält. Die Partikel des Toners 12a sind rar Verdeutlichung der Darstellung übertrieben groß dargestellt. Eine Donatorwalze 14 ist nahe bei der Oberfläche der Hülse 17. vorzuesweise in ist durch ein? Abdeckung 29 abgeschlossen, welche zusammen mit der Rakel 20 eine Auftrageinheit festlegt.

Während des Betriebs wird der magnetische Toner 12a an die Oberfläche der Hülse 17, welche entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, aufgrund der magnetischen Anziehung des in der Zuführeinrichtung 11 vorgesehenen Magneten 16 angezogen, und die Toneraufbringung wird durch das freie Ende der Rakel 20 gesteuert. Die Tonerschicht auf der Oberfläche der Hülse 17 wird durch die Vorspannungsquelle 15 mit negativer Polarität geladen, wodurch die Tonerschicht auf der Hülse 17 gleichförmig an die Oberfläche der Donatorwalze 14 übertragen wird. Die negativ geladene ^Tonerschicht auf der Donatorwalze 14 ist der Wirkung der Aufzeichnungselektrode 21 ausgesetzt, durch welche selektiv entsprechend einem Bild ein positives impulsförmiges Signal angelegt wird, wodurch ein elektrostatisches, latentes Bild erzeugt wird, das durch positiven Toner festgelegt ist. Ein Aufzeichnungsblatt 30 wird der Berührungsstelle zwischen der Donatorwalze 14 und der Übertragungswalze 24 zugeführt, an welche eine negative Spannung angelegt ist, wodurch nur der positive Toner an das Aufzeichnungsblatt 30 übertragen wird. Folglich verbleibt nur der negative Toner auf der Donatorwalze 14 und wird von dieser durch die Reinigungswalze 26 entfernt. Der negative Toner, der sich an der Bürste abgesetzt hat, wird folglich durch die magnetische Anziehung des Magneten 27 im inneren der Hülse 28 an die Oberfläche der Zwischenhülse 18 und dann an die Hülse 17 der Zuführeinrichtung übertragen. In-

zwischen ist dann ein Großteil der negativen Ladung auf dem Toner verlorengegangen.

Ein ähnliches Ergebnis wird mit dieser Einrichtung erhalten, wenn der magnetische Einkomponententoner 12;; mit einem verhältnismäßig niedrigen spezifischen Widerstand durch einen magnetischen Einkomponententoner mit einem verhältnismäßig hohen spezifischen Wi">.-.rstand (von beispielsweise 1O'^U Ω cm) ersetzt wird und eine Spannung von —300 V an die Hülse 17 der Zuführeinrichtung angelegt ist, während eine Spannung von —600 V an die Rakel 20 angelegt vfird. In diesem Fall wird dann eine negative Ladung infolge einer Ladungsinjektion von der Rakel 20 aus auf die Tonerschicht auf der Hülse 17 aufgebracht. Wenn Styroltoner verwendet wird, kann der Toner durch die Reibung mit einer Aluminiumrakel mit negativer Polarität geladen werden. Folglich kann der reibungselektrische Ladungsvorgang in Verbindung mit der Ladungsinjektion verwendet werden, um den Toner zu laden. Andererseits kann der Toner auch durch eine Reibung mit der Hülse 17 geladen werden.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform des Bilderzeugungsgeräts dargestellt. Die Zuführeinrichtung 11 bleibt im wesentlichen dieselbe wie eine Entwicklungseinheit mit magnetischer Bürste, bei welcher ein Zweikomponenten-Entwickler verwendet ist, und weist einen Magneten 16 und eine Hülse 17 auf welche in der gleichen Weise wie in der vorstehenden Ausführungsform ausgebildet sind, einen Behälter 31, welcher im Querschnitt hakenförmig ausgebildet ist, und eine Kombir jtion aus einem Magneten 32 und einer Nachfüllhülse 33, welche in ähnlicher Weise ausgeführt wird, wie der Magnet 16 und die Hülse 17. Das freie oder hakenförmige Ende des Behälters 31 ist als eine Rakel 34 ausgebildet. Eine Abstreifschneide 35 ist nahe der Oberfläche der Hülse 17 angeordnet. Ein Entwicklungspulver, welches einem Zweikomponenten-Entwickler ähnlich ist, und eine Mischung aus einem nichtmagnetischen Toner mit einem verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand von ΙΟ¹⁴ Ω cm und einen magnetischen Träger aufweist, ist in dem Behälter 31 angeordnet, und der Toner wird durch die Reibung mit dem Träger auf eine negative Polarität geladen. Der Toner und der Träger ziehen einander an und werden durch die Wirkung der Nachfüllhülse 33 auf die Oberfläche der Hülse 17 gebracht, und seine Aufbringung bzw. die Ausbildung der Tonerschicht wird durch die Rakel 34 gesteuert.

Eine Donatorwalze 14 weist eine Welle 19 und eine leitende Gummischicht 18 mit einem spezifischen Widerstand von ΙΟ⁵ Ω cm und einer Dicke von 8 mm auf, welche als Belag auf der Welle angeordnet ist. Eine Energiequelle 15 ist zwischen der Hülse 17 und die Donatorwalze geschaltet, wodurch eine Spannung —200 V an die Hülse 17 angelegt ist. Obwohl sowohl der Träger als auch der Toner von der Hülse 17 befördert werden, wird nur der negative Toner an die Donatorwalze 14 übertragen, während der Träger durch die Abstreichschneide 35 von der Hülse 17 entfernt wird. Der negativ geladene Toner, welcher an die Donatorwalze übertragen wird, bildet auf dieser eine gleichförmige Tonerschicht, weiche dann der Wirkung der Aufzeichnungselektrode 21 ausgesetzt wird, an weiche selektiv ein Bildsignal mit einer positiven Auslenkung von 200 V und einer negativen Auslenkung von 100 V angelegt wird, wodurch ein einem Bild entsprechendes, elektrostatisches, latentes Bild durch den positiv geladenen Toner geschaffen wird.

Ein Übertragungsband 36 ist aus einem leitendem Material, wie rostfreiem Stahl oder Nickel, hergestellt und läuft um ein Paar leitender Trägerrollen 37 und 38, wodurch es angetrieben wird. Eine Stützrolle 39 ist durch ein verschwenkbarcs Teil 40 so gehalten, daß es an einer der Donatorwalze 14 gegenüberliegenden Stelle auf der Innenseite des Übertragungsbandes 36 festgelegt ist. Das verschwenkbare Teil 40 wird durch ein nichtdargestelltes Solenoid angetrieben, so daß die Stützrolle normalerweise in einem Abstand von dem

ίο Band 36 angeordnet ist, aber über das dazwischen angeordnete Band an der Donatorwalze 14 nur dann in Anlage gebracht werden kann, wenn das Solenoid erregt wird oder während eines Übertragungsvorgangs. Eine Reinigungseinrichtung 41 drückt über das dazwischen angeordnete Band 36 gegen eine der Tragrollen 37, wobei unter der Reinigungseinrichtung 41 ein Tonerauffang- und Rückgewinnungsbehälter angeordnet ist. Von einer Energiequelle 25 aus wird eine Spannung von 0ΠΛ V art Ηί#» anrl*»i-A "TYocrrrJI« 1β αηηβίοπ!

Der positiv geladene Toner auf der Donatorwalze 14, welcher das latente Bild festlegt, wird an ein Aufzeichnungsblatt 30 übertragen, welches zwischen der Donatorwalze 14 und dem Übertragungsband 36 durchläuft, an welches eine negative Spannung angelegt ist, so daß dadurch das latente Bild in ein sichtbares Bild umgewandelt wird. Toner, welcher sich außer auf dem Aufzeichnungsblatt 30 auf anderen Bandteilen absetzt, wird mittels der Reinigungseinrichtung 41 entfernt und in dem Behälter 42 gesammelt. Der negativ geladene Toner, welcher auf der Donatorwalze 14 verbleibt, wird mittels der Reinigungswalze 26 in der vorbeschriebenen Weise abgestreift, und von dort wird der Toner durch eine Abstreichschneide 43 entfernt und wieder auf die Donatorwalze 14 zurückgeleitet, und nimmt auf diese Weise an der Ausbildung einer weiteren gleichförmigen Tonerschicht teil. Wie bei der vorherigen Ausführungsform ist die Reinigungswalze 26 von einer Abdeckung 29 umschlossen, welche zusammen mit dem auf der anderen Seite angeordneten Behälter 31 die ganze Auftrageinheit festlegt.

In F i g. 8 ist eine Ausführungsform einer bei der Erfindung verwendeten Aufzeichnungselektrode dargestellt. Eine Aufzeichnungselektrode 21 weist eine Mehrfachschreiber-Elektrode 44 und einen Halter 45 auf. Ein Teil des Halters 45, welcher so festgelegt ist, daß er die Mehrfachschreiber-Elektrode 44 umgibt, ist mit 46 bezeichnet und aus einem isolierenden Kunstharz gebildet. Das vordere Ende der Aufzeichnungselektrode 21 hat eine Endfläche 21a, welche parallel zu der Bewegungsrichtung der Donatorwalze verläuft und welche zwischen einem Paar einander gegenüberliegender, schräg angeordneter Flächen 216 und 21c festgelegt ist. Folglich sind das Ende der Mehrfachschreiber-Elektrode 44 und das isolierende Kunstharz 46 so ausgebildet, daß sie koplanar sind, d. h. in derselben Ebene liegen. In F i g. 8 zeigt ein breiter Pfeil A die Richtung an, in welcher Toner durch eine Donatorwalze befördert wird. Die einzelnen Schreibspitzen der Elektrode 44 sind in zwei Reihen, die in einer Richtung senkrecht zu derTonerförderrichtung A verlaufen, versetzt zueinander angeordnet Außerdem sind die einzelnen Elektroden 44, in der Tonerförderrichtung A gesehen, in einer vorgeschobenen Lage und nicht mittig in der vorderen Endfläche 21a angeordnet. Aus F i g. 9 ist daher zu ersehen, daß der Träger 45 ein vorderes Ende 46a, das früher als die d. h. vor den einzelnen Elektroden 44 angeordnet ist und eine größere Fläche hat, um einen geforderten (mechanischen) Widerstand und damit eine geforderte Wirksam-

keit zu schaffen und um eine Tonertrennung zu verhindern, und einen nacheilenden Teil 26b auf, der hinter den Elektroden 44 angeordnet ist und eine verhältnismäßig kleine Fläche hat.

Bei einem Versuch mit einer derartigen Elektrode hat sich ein Bild mit einer Untergrundverschmutzung bzw. einem Schleier auf dem Untergrund ergeben. Eine anschließende Untersuchung hat ergeben, daß der Toner durch die Re.'bungswirkung an der Endfläche des Trägers 45 geladen wird. Die Möglichkeit, daß die Ladung durch den nacheilenden Teil 46i> von dem Toner entfernt wird, der durch die einzelnen Elektroden 44 geladen worden ist, ist gering, während der Teil des Toners, welcher durch die einzelnen Elektroden 44 nicht geladen worden ist, durch die reibungselektrische Wirkung des vorderen Trägerteils 46a geladen wird, welcher dann während eines Übertragungsschrittes auf das Aufzeichnungsblatt übertragen wird, wodurch es zu einem Verschmieren des Untergrunds kommt. Zu einem Verschmieren des Untergrunds kommt es auch durch eine ähnliche reibungselektrische Wirkung des nacheilenden Teils 46b sowie des Trägerbereichs, der zwischen den einzelnen Schreibspitzen der Elektrode festgelegt ist, obwohl deren Wirkung im Vergleich zu der Wirkung, die durch den vorderen Trägerteil 46a hervorgerufen ist, geringer ist.

Aus dem vorstehend beschriebenen Grund ist gemäß der Erfindung das Kunstharzmaterial, das zur Ausbildung des vorderen Teils 46 des Trägers 45 verwendet worden ist, entsprechend gewählt und in einem Abstand davon angeordnet, und hat in der reibungselektrischen Reihe einen vorgegebenen Abstand bezüglich des in dem Toner verwendeten Kunstharz, um den Toner mit einer vorgegebenen Polarität zu laden. Insbesondere ist eine solche Wahl getroffen, daß der Toner mit einer Polarität geladen wird, die der Polarität entgegengesetzt ist, mit welcher er durch die einzelnen Elektroden 44 geladen wird. Wenn beispielsweise Siyröl/n-Buiyl-Methacrylat-Kunstharz (ST/n-BMA) für den Toner verwendet wird, und letzterer reibungselektrisch mit einer negativen Polarität geladen wird, kann bei dem Träger Methyl-Methacrylat-Kunstharz (MMA) verwendet werden.

Da die einzelnen Elektroden 44 in der Tonerförderrichtung gesehen in einer vorgeschobenen Lage an der Endfläche 21a des Trägers 45 festgelegt sind, wird der Toner auf der Donatorwalze zuerst mit dem isolierenden Kunstharz 46 und dann erst mit den einzelnen Elektroden 44 in Anlage gebracht. Folglich wird der Toner durch das Kunstharz 46 an dem vorderen Teil 46a mit der Polarität geladen, die der Polarität entgegengesetzt ist, welche zum Schaffen eines Bildes verwendet wird, und folglich wird er durch die Elektroden 44 selektiv mit der entgegengesetzten Polarität wieder geladen. Aufgrund dieses Vorgangs wird dann ein Bruchteil des Toners, welcher nicht geladen bleibt, im wesentlichen beseitigt Außerdem kann, wenn sich der Toner, welcher durch das Kunstharz 46 geladen worden ist, an den einzelnen Elektroden 44 vorbeibewegt, ohne daß er einer Ladung unterzogen wird, solcher Toner unter der Wirkung des statischen Transferfeldes nicht auf das Aufzeichnungsblatt gelangen, sondern er bewegt sich in der entgegengesetzten Richtung, wodurch die Schwierigkeit, daß der Untergrund verschmiert wird, überwunden ist, ohne daß dies einen nachteiligen Einfluß auf den optischen Schwärzungsgrad des Bildes hat Der Einfluß der Ladung auf dem Toner und des Verhältnisses des Toneranteils, welcher nicht richtig geladen ist, ist bezüglich eines bildfreien Bereichs oder bezüglich des Untergrunds größer als bezüglich des optischen Schwärzungsgrades des Bildbereichs, welcher eine Sättigung aufweist. Folglich ergibt sich ein gutes Bild als Folge davon, daß die Bedeutung eines bildfreien Bereichs berücksichtigt wird.

In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform einer Aufzeichnungselektrode dargestellt, welche in dem erfindungsgemäßen Bildaufzeichnungsgerät verwendet werden kann. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorherigen dadurch, daß Einrichtungen zum Laden des Toners vorgesehen sind, bevor es zu der Ladungswirkung durch die einzelnen Elektroden kommt. Insbesondere sind die einzelnen Elektroden 44 und eine zusätzliche Elektrode 47 nebeneinander an der Endfläche 21a des Trägers 45 angeordnet. Diese Elektroden sind in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet und verlaufen parallel zueinander in einer zu der Tonerförderrichtung A senkrechten Richtung. Die Elektroden 44 und 47 sind von einem isolierenden Kunstharz umgeben. In der vorher beschriebenen Ausführungsform ist das Kunstharzmaterial so gewählt, daß eine positive reibungselektrische Ladung des Toners durch das Inberührungkommen sichergestellt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch die Wahl des Materials nicht so zwingend, sondern sie ist durch die Wirkung der zusätzlichen Elektrode 47 ersetzt. Insbesondere ist die zusätzliche Elektrode in Form einer streifenförmigen Elektrode ausgebildet, die in einer zu der Tonerförderrichtung A senkrechten Richtung verläuft und an sie wird zum Laden des Toners auf der Donatorwalze eine vorgegebene Spannung angelegt, bevor die Ladung durch die einzelnen Elektroden 44 stattfindet. Die an die zusätzliche Elektrode 47 angelegte Spannung hat bezüglich der Polarität der Spannung, die an die einzelnen Elektroden 44 angelegt wird, die entgegengesetzte Polarität. Wenn eine derartige zusätzliche Elektrode verwendet wird, kann die Spannung mit der entgegengesetzten Polarität in der Größenordnung von + 100 V an die Donatorwalze angelegt werden, um das Verschmieren des Hintergrundes weiter zu verringern, da der Toner negativ geladen wird, wenn die Aufzeichnungselektrode abgeschaltet oder mit Erde verbunden wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bildaufzeichnungsgerät

a) mit einer drehbaren Donatorwalze,

b) mit einer Vorrichtung zur Durchführung von Tonerteilchen, die als dünne Tonerschicht vorgegebener Dicke auf der Oberfläche der Donatorwalze abgelagert werden,

c) mit einer die dünne Tonerschicht entsprechend zugeführten Zeichensignalen aufladenden Aufzeichnungselektrode,

d) mit einer Vorrichtung zur Übertragung des elektrostatischen Tonerbildes von der Oberfläche der Donatorwalze auf einen Aufzeichnungsträger, und

e) mit einer Vorspannungsquelle für die Donatorwalze und die Toner-Zuführvorrichtung,