DE2643911A1

DE2643911A1 - Vorrichtung zum ablagern eines entwicklermaterials auf einer oberflaeche mit einem darauf aufgezeichneten latenten bild, sowie elektrofotografische druckmaschine

Info

Publication number: DE2643911A1
Application number: DE19762643911
Authority: DE
Inventors: Lawrence J Fraser; Delmer G Parker; Joseph L Scaletta
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1975-10-22
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1977-05-05
Also published as: FR2328996A1; JPS5251950A; CA1092800A; US4034709A; GB1570516A

Description

HOFFMANN & EITLE · PATENTANWÄLTE ^έΰ

D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · TELEFON (089) 9Π087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

28 435 t/fg

XEROX CORPORATION, Rochester, N.Y. / USA

Vorrichtung zum Ablagern eines Entwicklermaterials auf einer Oberfläche mit einem darauf aufgezeichneten latenten Bild, sowie elektrofotografische Druckmaschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablagern eines Entwicklermaterials auf einer Oberfläche mit einem darauf aufgezeichneten latenten Bild. Die Erfindung betrifft weiter eine Druckmaschine einer Bauart, bei der ein elektrostatisches, latentes Bild auf einem fotoleitfähigen Element aufgezeichnet und mit einem Entwicklermaterial entwickelt wird.

Beim elektrostatografischen Drucken werden elektrostatische, latente Ladungsmuster auf einem isolierenden Medium ausgebildet, um die Muster aufzuzeichnen und in sichtbarer Form zu reproduzieren.

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Das Gebiet des elektrostatografischen Drückens umfasst sowohl das elektrografische als auch elektrofotografische Drucken. Beim elektrofotografischen Drucken wird ein fotoempfindliches Medium verwendet, um mit Hilfe einer elektromagnetischen Strählung darauf ein elektrostatisches, latentes Ladungsmuster auszubilden- Beim elektrografischen Drucken wird ein isolierendes Medium verwendet, um ohne Zuhilfenahme einer elektromagnetischen Strahlung eine elektrostatisches, latentes Ladungsmuster auszubilden. Die Entwicklung, bei der es sich um die Sichtbarmachung eines elektrostatischen Musters oder Bildes handelt, wird bei allen zuvor genannten Arten des elektrostatografischen Drückens eingesetzt. Eine elektrofotografische Druckmaschine wird später als illustratives Ausführungsbeispiel dieses Prozesses beschrieben.

Beim elektrofotografischen Drucken wird eine fotoleitende Oberfläche auf ein im wesentlichen gleichförmiges Potential aufgeladen, um die Oberfläche zu intensivieren. Die aufgeladene fotoleitfähige Oberfläche wird nachfolgend einem Lichtbild des zu reproduzierenden Originaldokumentes ausgesetzt. Infolge der Belichtung wird die Ladung auf der fotoleitfähigen Oberfläche gezielt entsprechend der die Oberfläche erreichenden Lichtintensität aufgelöst. Dies erzeugt ein elektrostatischen, latentes Bild auf der fotoleitfähigen Oberfläche entsprechend dem Originaldokument,

Die Entwicklung des elektrostatischen,latenten, auf der fotoleitf ähigen Oberfläche aufgezeichneten Bildes erfolgt dadurch, dass eine Entiwicklermischung damit in Berührung gebracht wird. Typische, auf dem in Rede stehenden Gebiet verwendete Entwicklermischungen umfassen grundsätzlich gefärbte oder

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thermoplastische Farbpulver, bekannt als Tonerpartikel, die mit gröberen Trägerkörnern, z.B. ferromagnetisehen Körnern, vermischt sind. Die Tonerpartikel und Trägerkörner werden so ausgewählt, dass die Tonerpartikel eine geeignete Ladung relativ zu dem elektrostatischen, auf der fotoleitfähigen Oberfläche aufgezeichneten, latenten Bild haben. Wenn die Entwicklermischung in Berührung mit der aufgeladenen, fotoleitfähigen Oberfläche gebracht wird, bedingt die grössere Anziehungskraft des elektrostatischen, latenten Bildes eine Überführung der Partikel von den Trägerkörnern auf das latente bild. DiesesKonzept wurde ursprünglich von Carlson in der US-PS 2 297 691 vorgeschlagen, und ist weiter verbessert und in zahlreichen diesbezüglichen Patentschriften beschrieben worden.

Viele Faktoren beeinflussen die Qualität des entwickelten Bildes. Den wesentlichstaiFaktor stellt die Gleichförmigkeit dar, mit der die Tonerpartikel auf dem latenten Bild abgelagert werden. Bislang verwendeten Entwicklungssysteme isich drehende Flügelräder, Pelzbürsten, Becherförderer und Magnetbürstensysteme, um die erforderliche Gleichmässigkeit bei der Tonerablagerung zu erhalten. Magnetbürstensysteme besitzen ein hohes Ausmass an gleichförmiger Tonerablagerung und werden daher bei zahlreichen Druckmaschinen eingesetzt. Bei einem Magnetbürstensystem besitzt die Entwicklerwalze ein gerichtetes magnetisches Feld, welches die magnetisierbare Entwicklermischung in Berührung mit dem lat+enten Bild bringt.Das magnetische Feld beaufschlagt die Entwicklermischung dergestalt, dass sie ähnlich den Borsten einer Bürste eine kettenartige Aneinanderreihung bildet. Diese Bürste aus Entwicklermischung bewegt sich über das latente Bild, wobei Tonerpartikel von den Trägerkörnern darauf überführt werden. Die Entwicklerwalze dient daher zum Transport der Entwicklermischung von einem Sumpf in einem Gehäuse zum latenten Bild, um dieses sichtbar

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zu machen. Verschiedene Arten von Magnetbürstenwalzen wurden entwickelt. Beispielhaft hierfür ist die Anordnung nach der US-PS 3 o4o 7o4, die eine Magnetbürstenwalze mit einer aufgerauhten äusseren Oberfläche beschreibt, um den Transport der Entwicklermischung zu erleichtern. Zahlreiche Techniken wurden vorgeschlagen, um die äuasere Oberfläche der Entwicklerwalze aufzurauhen. In diesem Zusammenhang wird auf die US-PS 3 246 629 verwiesen. Bei dieser Patentschrift wird ein Flämmenspruhstrahl ^verwendet, um eine Lage aus unregelmässig gestalteten Partikeln zu schaffen, die '.auf der äusseren Umfangsoberflache der Entwicklerwalze anhaften und eine willkürlich aufgerauhte Oberfläche schaffen. Andere Techniken zur Erhöhung der Verbindung zwischen der Entwicklerwalze und der Entwicklermischung mit dem Ziel, die Förderfunktion zu verbessern,umfassen das Aufrauhen der Oberfläche durch Riffeln, Kugelhammemoder Ankleben von Kügelchen oder Sand auf der äusseren Oberfläche. Bei dieser Art von rauher, abrasiver Oberfläche besteht jedoch die Gefahr, dass die Entwicklermischung an den Stellen eine beträchtliche Mechanische Beschädigung erfährt, an denen ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen Walze und Entwicklermischung vorliegt. Z.B. neigt die Entwicklermischung zum Verschleiss an der Zuführ-oder Übertragungsstelle zwischen den Walzen und der Entwicklermischung oder an Stellen, wo die Entwicklermischung durch eine eingeschränkte öffnung, z.B. an einem Dosierblatt oder an der Entwicklungsstelle läuft. Des weiteren wurde festgestellt, dass die Entwicklerwalze die Neigung hat, im Laufe der Einsatzzeit glatter zu werden. Somit nutzt sich nicht nur die Entwicklermischung sondern auch die Entwicklerwalze ab, was zu einer verkürzten Lebensdauer sowohl der Entwicklermischung als auch Entwicklerwalze führt. Darüber hinaus stellt die Rundheit der Entwicklerwalze eine kritische Toleranz dar. Wenn die

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Entwicklerwalze nicht rund ist, können Markierungseffekte auf der fertigen Kopie entstehen. Die Rundheit der Entwicklerwalze muss daher zu sämtlichen Zeitpunkten innerhalb einer bestimmten Toleranz verbleiben.

Auch andere Versuche wurden vorgenommen, um eine Entwicklerwalze zu schaffen, die bei gleichzeitig ausreichender Lebensdauer zu keiner Abnutzung an der Entwicklermischung führt. Ein Beispiel hierfür ist in der US-PS 3 863 6o3 zu finden. Die darin beschriebene Magnetbürstenwalze besitzt eine nachgiebige, aufgerauhte Polyurethanbeschichtung auf einem Metallrohr. In ähnlicher Weise beschreibt die US-PS 3 176 eine Magnetbürstenvorrichtung mit einem länglichen Magneten, der in einer drehbaren Abschirmung gehalten ist. Die Abschirmung kann aus Kunststoff bestehen, dessen äussere Oberfläche in einem willkürlichen oder regelmässigen Muster aufgerauht ist. Schliesslich beschreibt die US-PS 3 563 einen Applikator für ein Entwicklungspulver, der aus einer Walze besteht, die mit leitendem Gummi oder einer gehärteten leitenden Gelatine beschichtet ist. Die Walze kann ein drehbarer, hohler, nicht magnetischer Metallzylinder sein, der im Inneren einen stationären Permanentmagneten enthält.

Versuche haben gezeigt, dass eine Urethanbeschichtung keine ausreichende Verschleisslebensdauer besitzt, um für eine elektrofotografische Druckmaschine geeignet zu sein. Die Urethanbeschichtung wird vielmehr nach der Herstellung von einigen tausend Kopien glatt und schlüpfrig. Z.B. wurde festgestellt, dass der Reibungskoeffizient von einer Urethanbeschichtung sich nach 3ooo Kopien von o,83 auf o,38 ändern kann. Dies ist primär Folge von zurückgehaltenen Tonerpartikel! in der Urethanbeschichtung und Folge von deren Verschleiss.

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Daher liegt der Erfindung primär das Ziel zugrunde, die Entwicklerwalze von einem Entwicklungssystem für eine elektrofotografische Druckmaschine zu verbessern.

Erfindungsgemäss wird dieses Ziel gelöst durch Vorsehen eines rohrförmigen Elementes, das eine hohle, im wesentlichen nicht-magnetische Walze aufweist, die mit einer Lage aus Styrolbutadien mit darin verteilten leitenden Partikeln an ihrer äusseren Umfangsoberfläche beschichtet ist. Die auf der Walze aufgeschichtete Lage aus Styrolbutadien hat ein Oberflächenfinish von wenigstens einer ausreichenden Grosse, um das Entwicklermaterial zum latenten Bild transportieren zu können. In der Walze des rohrförmigen Elementes ist eine Magneteinrichtung angeordnet. Die Magneteinrichtung erzeugt ein magnetisches Feld um wenigstens einen Teil des ümfanges des rohrförmigen Elementes, so dass das Entwicklermaterial magnetisch auf die Styrolbutadienlage auf der Walze anziehbar ist.

Zusammengefasst wird durch die Erfindung eine Vorrichtung geschaffen, die ein latentes Bild durch Ablagerung von Entwicklermaterial sichtbar macht. Die Vorrichtung enthält ein rohrförmiges Element mit einer Styrolbutadienlage, die auf einer nicht-magnetischen Walze aufgegeben ist. Im Inneren des rohrförmigen Elementes sind zum Anziehen des Entwicklermaterials Magnete angeordnet. Das Entwicklermaterial wird transportiert,um in Berührung mit dem latenten Bild zu kommen und darauf ein Pulverbild zu schaffen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht von einer elektrofotografischen Druckmaschine mit darin angeordneter, erfindungsgemässer Vorrichtung,

Fig. 2 eine geschnittene Ansicht des in der Druckmaschine nach Fig. 1 verwendeten Entwicklungssystems, und

Fig. 3 eine fragmentarische, perspektivische Ansicht von einem Bereich eines bei der Entwicklungsvorrichtung nach Fig. 2 verwendeten rohrförmigen Elementes.

Obschon die Erfindung nachfolgend in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wird, versteht es sich, dass sie darauf nicht beschränkt ist. Im Gegenteil sollen sämtliche Alternativlösungen,Modifikationen und Äquivalente, soweit sie im Wesen und Schutzbereich der Erfindung liegen, durch die Patentansprüche mit abgedeckt sein

Zum allgemeinen Verständnis von einer elektrofotografischen Druckmaschine mit den darin eingebauten Merkmalen der Erfindung wird auf Fig. 1 bezug genommen, die schematisch die verschiedenen Bauteile einer Druckmaschine zeigt. In der Zeichnung sind dabei durchgehend für identische Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet worden. Obschon das Entwicklungssystem nach der Erfindung in besonderem Masse für die Verwendung bei der in Fig. 1 gezeigten elektrofotografischen Druckmaschine angepasst ist, wird aus der nachfolgenden Erläuterung deutlich, dass das System in gleich gut geeigneter Weise bei einer Vielzahl von elektrostatografischen Druckmaschinen eingesetzt werden kann und daher nicht notwendigerweise in seiner Anwendung auf das spezielle

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•vf/f.

gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt ist.

Da die Praxis des elektrofotografischen Drückens bekannt ist, sind die verschiedenen BehandlungsStationen zum Herstellen einer Kopie von einem Originaldokument in Fig. 1 schematisch durch die Buchstaben A bis F wiedergegeben.

Eine elektrofotografische Druckmaschine verwendet eine Trommel 1o mit einer fotoleitfähigen Oberfläche 12, die sich um. die äuasere Umfangsoberfläche der Trommel erstreckt und daran befestigt ist. Die Trommel 1o wird in Richtung des Pfeiles 14 gedreht, so dass ein Durchlauf durch die verschiedenen, längs des Umfanges der Trommel angeordneten BehandlungsStationen vorliegt. Ein geeignetes fotoleitfähiges Material kann eine Selenlegierung der Type sein, die in der US-PS 2 97 9o6 beschrieben wird.

Die Trommel 1o dreht zunächst die fotoleitfähige Oberfläche 12 durch eine Aufladestation A. Eine Koronaerzeugungsvorrichtung, die das allgemeine Bezugszeichen 16 trägt, ist in der Aufladungsstation A angeordnet. Die Koronaerzeugungsvorrichtung 16 befindet sich nahe bei der fotoleitfähigen Oberfläche 12. Bei Beaufschlagung lädt die Koronaerzeugungsvorrichtung 16 einen Teil der fotoleitfähigen Oberfläche 12 auf ein relativ hohes, im wesentlichen gleichförmiges Potential auf. Eine Bauart für eine geeignete Koronaerzeugungsvorrichtung wird in der US-PS 2 832 725 aus dem Jahre 1958 beschrieben.

Der aufgeladene Bereich der fotoleitfähigen Oberfläche wird dann zu einer Beiichtungsstation B gedreht. Die Belichtungsstation B enthält einen Belichtungsmechanismus,

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der das allgemeine Bezugszeichen 18 trägt. Der Belichtungsmechanismus 18 weist ein stationäres Gehäuse mit einer trans parenten Auflageplatte, z.B. einer Glasplatte oder dergleichen ,auf, auf der ein Originaldokument aufgelegt wird. Lampen beleuchten das Originaldokument. Das Abtasten des Originaldokuments kann durch oszillierende Bewegung eines Spiegels in zeittaktmässiger Beziehung zur Bewegung der Trommel 1o oder durch translatorische Bewegung des Lampen- und Linsensystems über das Originaldokument erfolgen, um sukzessive anwachsende Lichtbilder des Dokumentes zu schaffen. Die Lichtbilder werden in zeittaktmässiger Beziehung auf den aufgeladenen Bereich der fotoleitfähigen Oberfläche 12 geworfen. So wird das Lichtbild des Originaldocumentes über die Linse auf einen Spiegel reflektiert, der wiederum das Lichtbild durch eine Blende auf den aufgeladenen Bereich der fotoleitfähigen Oberfläche 12 überträgt. Die Bestrahlung der aufgeladenen fotoleitfähigen Oberfläche hebt die darauf befindliche Ladung gezielt auf, so dass ein elektrostatisches latentes Bild entsprechend dem Originaldokument aufgezeichnet wird.

Nach Aufzeichnen des elektrostatischen latenten Bildes auf der fotoleitfähigen Oberfläche 12 dreht sich die Trommel zur Entwicklungsstation C. In der Entwicklungsstation C bringt eine Entwicklereinheit 2o eine Entwicklermischung aus Trägerkörnern und Tonerpartikeln in Berührung mit dem elektrostatischen latenten Bild. Bei der Entwicklungseinheit handelt es sich hier um eine Bauart, die eingangs als Magnetbürstenentwicklungssystem bezeichnet wurde.Bei einem Magnetbürstenentwicklungssystem wird eine magnetisierbare Entwicklermischung mit Trägerkörnern und Tonerpartikeln ständig durch ein gerichtetes magnetisches Kraftfeld gebracht, um eine Bürste aus Entwicklermaterial zu bilden. Die Entwicklermischung ist in ständiger Bewegung.

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damit frische Entwicklermischung der Bürste zugeführt wird. Vorzugsweise weist die Bürste bei dem Magnetbürstensystem ein magnetisches Element auf, an dem eine Masse aus Entwicklermaterial durch magnetische Anziehung anhaftet. Die Entwicklermischung enthält Trägerkörner mit daran durch triboelektrische Anziehung anhaftenden Tonerpartikeln. Diese kettenartige Anordnung der Entwicklermischung simuliert die Fasern einer Bürste. Die Entwicklung erfolgt dadurch, dass die Bürste aus Entwicklermischung in Berührung mit dem latenten, auf der fotoleitfähigen Oberfläche 12 aufgezeichneten Bild gebracht wird. Die Entwicklereinheit 2o wird nachfolgend anhand von Fig. 2 und 3 näher beschrieben.

Zunächst wird kurz auf den Blattzuführweg bezug genommen. Das Blatt Trägermaterial wird durch eine Blattzuführvorrichtung 22 zur Übertragungsstation D gebracht. Die Blattzuführvorrichtung 22 enthält eine Zuführwalze 24, die in Berührung mit dem obersten Blatt eines Stapels 26 von Blättern steht. Die Zuführwalze 24 dreht sich in Richtung des Pfeiles 28 und schiebt dabei sukzessive die obersten Blätter vom Stapel 28 weg. Ausrichtwalzen 3o, die sich in Richtung des Pfeiles 32 drehen, richten das vorgeschobene Blatt zu einer Rutsche 34 aus und befördern es in diese. Die Rutsche 34 richtet das Blatt in Berührung mit der fotoleitenden Oberfläche 12 und in Ausrichtung zu dem darauf ausgebildeten Tonerpulverbild. Das Blatt Trägermaterial berührt somit das Tonerpulverbild in der Übertragungsstation D.

Eine Koronaerzeugungsvorrichtung mit dem allgemeinen Bezugszeichen 36 ist in der übertragungsstation D angeordnet. Die Koronaerzeugungsvorrichtung 36 gibt einen Ionensprüh*- strahl auf die Rückseite des Blattes Trägermaterial, d.h.

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auf die Seite, die der fotoleitfähigen Oberfläche 12 abgewandt ist. Das an der fotoleitfähigen Oberfläche 12 anhaftende Tonerpulverbild wird von dem latenten Bild auf das Blatt Trägermaterial angezogen. Nach der übertragung des Tonerpuiverbildes auf das Blatt Trägermaterial bewegt ein Endlosriemenförderer 38 das Blatt Trägermaterial in Richtung des Pfeiles 4o zur Fixierstation E.

Die Fixierstation E enthält eine das allgemeine Bezugszeichen 42 tragende Schmelzanordnung. Die Schmelzanordnung 42 erwärmt das übertragene Tonerpulverbild dergestalt, dass es dauerhaft auf dem Blatt Trägermaterial fixiert wird. Eine beheizte Schmelzwalze 44 arbeitet mit einer Abstützwalze 46 unter Bildung eines Walzenspaltes zusammen, durch den das Blatt Trägermaterial läuft. Das Blatt Trägermaterial läuft durch den Walzenspalt, wobei das darauf befindliche Tonerpulverbild die Schmelzwalze 44 berührt. Ein Dispenser 48 gibt periodisch ein Trennmittel, z.B. Polyäthylen,auf die Schmelzwalze 4o. Ein Schaber 5o stellt die Dicke des die Schmelzwalze 4o bedeckenden Trennmaterials ein. Nach der dauerhaften Fixierung des Tonerpulverbildes auf dem Blatt Trägermaterial stellt ein Abstreifblatt 52 sicher, dass das Blatt Trägermaterial von der Schmelzwälze 4o abgetrennt wird. Das Blatt Trägermaterial wird dann durch eine Reihe von Rollen 54 zu einer Auffangschale 56 weiterbewegt, aus der es anschliessend vom Bedienungspersonal der Maschine herausgenommen werden kann.

Unumgänglich haften nach der Trennung des Blatt Trägermaterials von der fotoleitfähigen Oberfläche 12 gewisse Resttonerpartikel an der Oberfläche 12. Diese Resttonerpartikel werden von der Oberfläche 12 in der Reinigungsstation F entfernt. Die Reinigungsstation F enthält einen Reinigungsmechanismus,

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der das allgemeine Bezugszeichen 58 trägt. Der Reinigungsmechanismus 58 besitzt eine Koronaerzeugungsvorrichtung und eine Bürste, die die fotoleitfähige Oberfläche 12 berührt. Zunächst werden die Tonerpartikel unter den Einfluss der Koronaerzeugungsvorrichtung gebracht, um die verbleibende elektrostatische Ladung an der fotoleitfähigen Oberfläche 12 und an den Resttonerpartikeln zu neutralisieren. Die neutralisierten Tonerpartikel werden dann von der fotoleitfähigen Oberfläche 12 durch eine drehbar angeordnete Fäserbürste abgenommen. Nach dem Reinigungsprozess beaufschlagt eine Entladungslampe die fotoleitfähige Oberfläche 12 mit Licht, so dass irgendeine darauf befindliche Restladung aufgelöst wird. Auf diese Weise wird die Ladung auf der fotoleitfähigen Oberfläche 12 auf ihr ianf ängliches Niveau vor dem erneuten Aufladen gebracht.

Die vorausgehende Beschreibung dürfte für die erfindungsgemässen Zwecke ausreichen, um die allgemeine Betriebsweise einer elektrofotografischen Druckmaschine,in der die Merkmale der Erfindung eingebaut sind, darzulegen.

Nachfolgend wird nunmehr auf den speziellen Gegenstand der Erfindung eingegangen, wobei Fig. 2 in grösserem Detail eine Entwicklungseinheit 2o wiedergibt.

Die prinzipiellen Bauteile der Entwicklungseinheit 2o sind das Entwicklergehäuse 6o, eine Weiterbewegungseinrichtung oder ein Schaufelrad 62, eine Transportwalze 64 und eine Entwicklerwalze 66. Das Schaufelrad 62 stellt ein zylindrisches Element dar, längs dessen Umfangs Becher oder Schaufeln angeordnet sind. Bei Drehung des Schaufelrades 62 wird die Entwicklermischung 68 vom unteren Bereich des Gehäuses 6o auf dessen oberen Bereich angehoben. Wenn die Entwicklermischung 68 den oberen Bereich des Gehäuses 6ο erreicht,

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wird sie aus den Bechern des Schaufelrades auf die Transportwalze 64 abgehoben. Abwechselnde Bdcher des Schaufelrades besitzen Öffnungen im Wurzeldurchmesser, und die in diesen Bereichen getragene Enüwicklermischung fällt zurück zum unteren Bereich des Entwicklergehäuses 60. Die zum unteren Bereich des Entwicklergehäuses 60 fallende Entwicklermischung rieselt über eine Ummantelung 7o, die eine rohrförmige Konfiguration und an ihrem unteren Bereich eine Öffnung 72 hat. Die Entwicklermischung 68 wird auf diese Weise rezirkuliert, so dass die Trägerkörner ständig umgerührt werden, um sich mit frischen Tonerpartikeln zu vermischen. Dies erzeugt eine starke triboelektrische Aufladung zwischen Trägerkörnern und Tonerpartikeln. Wenn die Entwicklermischung 68 in den Becherndes Schaufelrades in die Nähe der Transportwalze 64 kommt, zieht das magnetische, durch die in der Walze befindlichen festen Magnete erzeugte Feld die Entwicklermischung 68 an die Walze an.. Die Transportwalze 64 bewegt die Entwicklermischung 68 nach oben durch die Reibungskraft, die zwischen der Walzenoberfläche und der Entwicklermischung entsteht. Ein Überschuss an Entwicklermischung 68 wird bereitgestellt, und ein Dosierblatt 74 ist vorgesehen, um die Menge an Entwicklermischung 68 zu steuern, die über das obere Ende der Transportwalze 64 getragen wird. Die überschüssige Entwicklermischung 68 wird von der Transportwalze abgeschert und fällt nach unten in Richtung auf das Schaufelrad 62. Bei Abwärtsbewegung der überschüssigen Entwicklermischung fällt sie durch die öffnungen des Schaufelrades 62 in den unteren Bereich des Entwicklergehäuses 60.

Die Entwicklermischung, die das Dqsierblatt 74 passiert, wird über die Transportwalze 64 zur Entwicklerwalze 66

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getragen. Die Entwicklermischung gelangt dann in die Entwicklungszone 76, die zwischen der fotoleitfähigen Oberfläche 12 und der Entwicklerwalze 66 angeordnet ist. Das elektrostatische, auf der fotoleitfähigen Oberfläche 12 aufgezeichnete latente Bild wird durch Berührung mit der bewegten Entwicklermischung 68 entwickelt. Die aufgeladenen Zonen der fotoleitfähigen Oberfläche 12 ziehen elektrostatisch die Tonerpartikel von den Trägerkörnern der Entwicklermischung 68 an. Am Ausgang der Entwicklungszone 76 hält das starke magnetische Feld in einer Richtung im wesentlichen tangential zur Entwicklungswalze 66 weiterhin die nicht verwendete; Entwicklermischung und die befreiten Trägerkörner daran fest. Danach gelangen die nicht verwendete Entwicklermischung und die befreiten Trägerkörnen in einen Bereich, der relativ frei von magnetischen Kräften ist und" fallen von der Entwicklungswalze 66 in den unteren Bereich des Gehäuses 6o. Die herabfallende, nicht verwendete Entwicklermischung und die befreiten Trägerkörner laufen durch eine mischende Leitwand 78, die die Strömung von den Enden zur Mitte des Entwicklergehäuses 6o lenkt und in dieser Richtung ein Vermischen besorgt.

Die zylindrische Ummantelung 7o dient zur Steuerung des Herabfallens der nicht verwendeten Entwicklermischung und der befreiten Trägerkörner, so dass sie sich mit den Tonerpartikeln vermischen und nicht einfach in den unteren Bereich des Gehäuses 6o herabfallen. Ferner isoliert die Ummantelung 7o gegenüber der Entwicklermischung eine innere zylindrische Umkleidung, die zur Aufnahme des zylindrischen Tonerdispenserä 8o verwendet wird. Der Dispenser 8o enthält einen frischen Vorrat an Toner 82, der durch die Öffnung 72 in der Ummantelung 7o in den Storm aus Entwicklermischung gelangt. Die Tonerpartikel werden an dieser Stelle zugegeben

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um sicherzustellen, dass sie nicht in die Entwieklungszone 76 ohne ein gewisses Ausmass an Vermischen mit den Trägerkörnern hineingetragen werden. Zusätzliche Tonerpartikel werden der Entwicklermischung zugeführt, um diejenigen zu ersetzen, die bei der Schaffung der Pulverbilder verbraucht wurden. Hierdurch wird die Konzentration an Tonerpartikel in der Entwicklermischung im wesentlichen konstant gehalten und eine gleichmässige Bildentwicklungskapazität erhalten.

Das Schaufelrad 62 wird durch ein daran befestigtes Zahnrad 84 angetrieben. Wenn ein Kupplungsrad 86 eingerück;t ist, wird es von einem Motor angetrieben und treibt wiederum das mit dem Schaufelrad 62 verbundene Zahnrad 84. Auf diese Weise dreht sich das Schaufelrad 62 in Richtung des Pfeiles 88.

Die Entwicklungswalze 66 enthält ein rohrförmiges Element 9o, das drehbar durch eine geeignete Einrichtung,ζ. B. durch ein Kugellager gelagert ist. Eine Welle 92 aus vorzugsweise Stahl ist konzentrisch innerhalb des rohrförmigen Elementes 9o angeordnet und dient der festen Anbringung der Magneteinrichtung 94. Die Magneteinrichtung 94 weist vorzugsweise Magnete auf, die aus Bariumferrit in Form von kreisförmigen Ringen bestehen und mit fünf '.Polen auf einem Bogen von etwa 284° um die Welle 92 angeordnet sind. Das rohrförmige Element 9o ist elektrisch an eine Netzquelle üiber geeignete Schleifringe angeschlossen, so dass an das rohrförmige Element eine elektrische Vorspannung angelegt werden kann.

In gleicher Weise enthält die Transportwalze 64 ein rohrförmiges Element 96, das drehbar durch eine geeignete Einrichtung, z.B. ein Kugellager, gelagert ist. Eine Welle 98 aus vorzugsweise Stahl ist konzentrisch im Inneren des rohrförmigen Elementes 96 angeordnet und dient als feste

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Anbringung für eine Magneteinrichtung 1oo. Die Magneteinrichtung too enthält vorzugsweise Bariumferritmagnete in Form von kreisförmigen Ringen, die mit vier Polen auf einem Bogen von 1 So um die Welle 98 angeordnet sind. Darauf hinzuweisen ist, dass die Betätigung des Kupplungsrades 96, das das Antriebszahnrad 84 und das Schaufelrad 62 antreibt, auch das Antriebssystem für die Transportwalze 64 bzw. Entwicklerwalze 66 beaufschlagt. Auf diese Weise dreht ein Motor und eine Kette in Verbindung mit einer geeigneten Verzahnung die rohrförmigen Elemente 9o und 96 relativ zu den betreffenden stationären Magneten,um die darauf befindliche Entwicklermischung welterzubewegen. Der detaillierte Aufbau des rohrförmigen Elementes 9o wird nachfolgend anhand von Fig. 3 beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass das rohrförmige Element 96 im wesentlichen identisch dazu ist und daher nachfolgend nicht erläutert werden wird.

Obschon vorausgehend darauf hingewiesen wurde, dass das rohrförmige Element 9o sich relativ zu einer stationär angeordneten Magneteinrichtung 94 dreht, versteht es sich, dass das rohrförmige Element 9o auch fest angeordnet sein kann, wobei sich die Magneteinrichtung 94 relativ dazu dreht.

In Fig. 3 ist eine fragmentarische, perspektivische Ansicht des Aufbaus des rohrförmgine Elementes 9o gezeigt. Wie dargestellt enthätfc das rohrförmige Element 9o eine hohle, nicht magnetische Walze 1o2 aus einem nicht-magnetischen Metall, wie Aluminium- Eine Schleifringanordnung verbindet elektrisch die Walze mit einer Netzquelle. Auf diese Weise wird die Lage 1o6 elektrisch auf ein -.-.bestimmtes Spannungsniveau vorgespannt. Alternativ hierzu kann die Walze 1o2 aus einem Phenolmaterial bestehen. Unter diesen Umständen sind leitende, d.h. metallische Nasen an der Lage 1o6 befestigt. Schleifringe

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verbinden elektrisch die Nasen der Lage 106 mit der Netzquelle. Hierdurch kann die Lage I06 in geeigneter Weise elektrisch vorgespannt werden. Platten 1o4 verschliessen die Enden der Walze 1o2. Die Welle 92 erstreckt sich durch die Platten 1o4 und schafft eine feste Anbringung für die inwärtig derselben angeordneten, kreisförmigen Magnetringe. Eine Lage I06 aus Styrolbutadien mit darin verteilten leitenden Partikeln ist auf der äuaseren Umfangsoberflache der Walze 1o2 aufgegeben. Die Lage I06 hat eine solche Textur, dass becherartige Zonen gebildet werden, die die Entwicklermischung befördern. Somit muss das Oberflächenfinish der Lage I06 eine ausreichende Stärke aufweisen, um durch Reibschluss das Entwicklermaterial zum latenten Bild während der Drehbewegung des rohrförmigen Elementes 1o weiterzuleiten. Vorzugsweise handelt es sich bei den im Styrolbutadien dispergierten leitenden Partikeln um Russ. Der spezifische Widerstand der Lage I06 erhöht sich umgekehrt zur Konzentration an daran befindlichem Russ. Vorzugsweise liegt der spezifische Widerstand im Bereich von etwa 1o ohm-cm bis etwa-1o ohm-cm. Die Lage I06 hat vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von etwa 1o ohmcm. Die Lage I06 wird auf die Walze 1o7 entweder durch Tauch- oder Sprühbeschichtung aufgegeben. Ein für diese Aufgabe geeignetes Styrolbutadien wird beispielsweise unter dem Handelsnamen Kraton ΙΙ0Ι ox£er4119 vertrieben und von der Shell Chemical Company, Stamford, Connecticut, hergestellt. Die Tauch- oder Sprühbeschichtung erfolgt unter Bildung einer Lösung aus Styrolbutadien, Russ und einem Lösungsmittel, wie Toluol. Hierbei werden 16,6 Gew.-% Styrolbutadien mit 81 Gew.-% Lösungsmittel, wie Toluol, vermischt und die Mischung stehen gelasse^bis die Lösung gebildet ist. Danach wird die Lösung umgerührt und 2,4 Gew.-%

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Russ langsam hinzugefügt. Die Walze 1o2 kann nun in die vorgenannte Lösung aus Styrolbutadien, Toluol und Russ zur Bildung der Beschichtung eingetaucht werden. Als Alternative hierzu und /nach der bevorzugten Vorgehensweise kann eine Sprühbeschichtung benutzt werden. Dabei wird ein Binks-Zerstäuber Modell 15 mit einer 78 mal 78 S-Düse mit der Lösung gefüllt und die Lösung davon auf die Walze 1o2 aufgesprüht. Dabei kann eine o,635 mm (25 mil) dicke Beschichtung auf der Walze 1o2 zur Bildung der Lage 1o6 aufgegeben werden. Die Lage 1o6 wird dann eine filzartige Textur aufweisen, die einen ausreichenden Reibungskoeffizienten zum Transport der Entwicklermischung bei Drehung des rohrförmigen Elementes 9o hat. Vorzugsweise liegt der Reibungskoeffizient bei etwa o,8. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Sprüh- oder TauchbeSchichtungen auf die Walze 1o2 aufgegeben werden kann, damit die Lage 1o6 die erforderliche Dicke erhält. Nach;;j öder Beschichtung wird die leitende Styrolbutadienlage etwa 15 Minuten lang vor Aufgabe einer weiteren Beschichtung luftgetrocknet. Irgendein verbleibendes Lösungsmittel muss von der Lage 1o6 entfernt werden, wozu die erhaltene Anordnung,d.h. Lage 1o6 und Walze 1o2, in einen Ofen etwa 15 Minuten lang bei etwa 65°C (15o°F) eingegeben wird. Nach dem Trocknen weist die erhaltene Lage 1o6, die die Walze 1o2 bedeckt, vorzugsweise etwa 87 Gew.-% Styrolbutadien und etwa 13 Gew.-% Russ auf.

Ein auf diese Weise gebildetes rohrförmiges Element wird eine Härte von etwa 85 auf der Shore A Härteskala besitzen. Der spezifische Widerstand von einem solchen rohrförmigen Element liegt bei etwa 1o ohm-cm. Des weiteren besitzt die öprühbeschichtete aussere Oberfläche eine Textur oder filzartige Ausbildung mit einem ausreichenden Reibungskoeffizienten, um die Entwicklermischung bei Drehung des

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rohrförmigen Elementes weiterzubewegen.

Aus der vorausgehenden Beschreibung wird deutlich, dass das rohrförmige Element von sowohl der Transportwalze als auch Entwicklungswalze eine texturierte, nachgiebige, d.h. gummiartige Oberfläche besitzt, die leitend ist. Auf diese Weise führt die Entwicklungswalze und Transportwalze nicht zu einem Verschleiss oder Abbau der Entwicklermischung/ und in gleicher Weise halten diese Walzen ihren Reibungscharakter über die erforderliche Lebensdauer, d.h. über ein Minimum von 3oo Stunden Betriebszeit bei. Die Leitfähigkeit der Lage 1o2 ermöglicht die Anlegung einer elektrischen Vorspannung an die Entwicklungswalze während des Entwicklungsvorganges .

Erfindungsgemäss wurde somit eine Vorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes geschaffen, die vollkommen die eingangs erwähnten Ziele und Vorteile erfüllt bzw. besitzt. Obschon die Erfindung in Verbindung mit einem speziellen Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, versteht es sich, dass zahlreiche Alternativlösungen, Modifikationen und Veränderungen vom Fachmann vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

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Claims

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Patentansprüche

1 ./' Vorrichtung zum Ablagern eines Entwicklermaterials auf einer Oberfläche mit einem darauf aufgezeichneten latenten Bild, gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Element (90,96), das eine hohle, im wesentlichen nicht magnetische Walze (1o2) aufweist, die an ihrer äusseren Umfangsoberfläche mit einer Lage (1o6) aus Styrol-Butadien mit darin verteilten, leitenden Partikeln beschichtet ist, wobei die Lage ein Oberflächenfinish von im wesentlichen einer ausreichenden Grosse aufweist, um das Entwicklermaterial zum latenten Bild zu befördern; und eine Magneteinrichtung (94, 1oo), die im Inneren der Walze des rohrförmigen Elementes angeordnet ist und ein Magnetfeld um wenigstens einen Teil des Umfanges des rohrförmigen Elementes schafft, so dass das Entwicklermaterial magnetisch an die Lage auf der Walze anziehbar ist.
2. Elektrofotografische Druckmaschine einer Bauart, bei der ein elektrostatisches latentes Bild auf einem fotoleitfähigen Element aufgezeichnet und mit einem Entwicklermaterial entwickelt wird, gekennzeichnet durch eine rohrförmiges Element (9o, 96), das eine hohle, im wesentlichen nicht magnetische Walze (1o2) aufweist, die an ihrer äusseren ümfangsoberflache mit einer Lage (1o6) aus Styrol-Butadien mit darin veirteilten, leitenden Partikeln beschichtet ist, wobei die Lage ein Oberflächenfinish von im wesentlichen einer ausreichenden Grosse aufweist, um das Entwicklermaterial zum latenten Bild zu befördern; und eine Magneteinrichtung (94, 1oo), die im Inneren der Walze des rohrförmigen Elementes angeordnet ist und ein Magnetfeld um wenigstens einen Teil des Umfanges des rohrförmigen Elementes schafft, so dass das Entwicklermaterial magnetisch an die Lage auf der Walze anziehbar ist.

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3. Vorrichtung oder Maschine nach Anspruch 1 bzw. 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Schaffung einer Relativdrehung zwischen der Magneteinrichtung (94, 1oo) und dem rohrförmigen Element (9o, 96).
4. Vorrichtung oder Maschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (6o), das eine Speicherkammer für das Entwicklermaterial bildet,und eine Einrichtung (62) zur Bewegung des Entwicklermaterials aus der Speicherkammer des Gehäuses zum rohrförmigen Element (9o, 96).
5. Vorrichtung oder Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die leitenden Partikel in der auf die Walze (1o2) des rohrförmigen Elementes (9o, 96) aufgeschichteten Lage (1o6) Russ enthalten.
6. Vorrichtung oder Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die auf der Walze Uö2) des rohrförmigen Elementes (9o, 96) aufgeschichtete Lage (1o6) vorzugsweise einen Widerstand im Bereich von etwa

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1o Ohm-cm bis etwa 1o Ohm-cm hat.
7. Vorrichtung oder Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die auf der Walze (1o2) des rohrförmigen Elementes (9o, 96) aufgeschichtete Lage (1o6) vorzugsweise einen Widerstand von etwa 1o Ohm-cm hat.
8. Vorrichtung oder Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Walze (1o2) des rohrförmigen Elementes (9o, 96) aufgeschichtete Lage (1o6) vorzugsweise etwa 87 % Styrolbutadien und etwa 13 % Russ enthält.

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•3.
9. Vorrichtung oder Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Walze (1o2) des rohrförmigen Elementes (9o, 96) vorzugsweise aus einem nicht magnetischen Metall besteht.
10. Vorrichtung oder Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Walze (1o2) des rohrförmigen Elementes (9o, 96) vorzugsweise aus einem Phenolmaterial besteht.

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