DE1497217A1 - Entwicklereinrichtung fuer xerographische Geraete - Google Patents

Description

Dipl-Ing. F.Weickmann, Dr. Ing. A.Weickmann, Dipl.-Ing. H. Weickmann Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Patentanwälte

8 MÜNCHEN 27, möhlstrasse 22, rufnummer 483921/22

RMK XEROX LIMITED, ^7-hl Mortimer Street, - L ο η d ο η W. 1, i England _________ ; \

Entwicklereinrichtung fur xerographisehe Geräte

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Xerographie, insbesondere bezieht sie sich auf eine Verbesserung der xerographischen Bilder durch Entfernung der Tonerpartikel von dem Bildhintergrund.

Bei dem xerographischen Verfahren wird ein elektrostatisches latentes Bild auf einem fotoleitehden isolierenden Träger aus-= gebildet und durch die Anziehung von fein verteiltem gefärbtem Material entwickelt bzw. sichtbar gemacht» Bei den weit verbreiteten automatischen xerographischen Geräten wird ein f otoleitfähiger isolierender Körper in Form eines Zylinders mit einer horizontal verlaufenden Achse verwendet. Als Entwicklungsverfahren wird die sogenannte Kaskadenentwicklung angewendet,

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bei der Entwicklermaterial über die Oberfläche des xerographischen Zylinders geschüttet wird. Das hierbei verwendete Entwicklermaterial enthält im allgemeinen eine Mischung körniger Partikel mit wesentlich kleineren gefärbten Partikeln aus einem Kunstharzpulver, welche elektrostatisch an den größeren Partikeln anhaften. Da die kleineren Partikel, die sogenannten Tonerpartikel, an den größeren Partikeln, den sogenannten Trägerpartikeln, anhaften, verhält sich die Entwicklermi-,schung wie ein körniges Material und nicht wie ein pulverisiertes Material. Während die Entwicklermischung über die das elektrostatische latente Bild tragende xerographisehe Trommel geschüttet wird, trennen sich die Tonerpartikel von den Trägerpartikeln ab und haften an der Trommel in Bildkonfiguration an.

Die derzeit gebräuchlichen Geräte verwenden eine xerographische Trommel mit einem Durchmesser von ungefähr 38,cm (15 inch) und arbeiten bei.einer Geschwindigkeit von ungefähr 6 m pro Minute (20 feet pro Minute),. Andere Geräte haben Trommeln mit einem L Durchmesser von ungefähr 20,3 cm (8 inch). Die Entwicklung findet-bei einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 3 m pro Minute (10 feet pro Minute) statt..Für gewisse Anwendungszwecke ist es wünschenswert, die Betriebsgeschwindigkeit der Geräte zu vergrößern. Insbesondere ist es wünschenswert, größere Geschwindigkeiten zu erzielen bei Yerwendung von kleineren Trommeln. _: ,, Wenn die Arbeitsgeschwindigkeit des.vorliegenden Entwicklungs-, me chanismus. vergrößert .wird» dann .beginnt, die ,Bilddichte abzufallen und andere Arten von Bildverschlechterungen, die mit unvollständiger Entwicklung zusammenhängen, treten auf. Wird der

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Durchmesser der xerographischen Trommel verkleinert, dann treten diese Effekte bereits bei immer kleineren Geschwindigkeiten auf, da die Zeit, während der sich.ein Teil des Zylinders in Be rührung mit dem darüber fLießenden Strom des Entwicklermaterials befindet, fortwährend verringert wird. ·

Wenn die Geschwindigkeit der Trommel vergrößert wird, wird eine Lösung des Problems durch Vergrößerung des Entwicklungsbereichs geliefert» Eine derartige Lösung ist in,dem US-Patent Nr. 3 105 .770 vom 1. Oktober I963 beschrieben. Wenngleich diese Lösung gewisse Vorteile mit sich bringt, ist sie doch, unbefriedigend aufgrund der langen Zeit, während der sich das Entwicklermaterial mit der xerographisehen Trommel .in Berührung befindet. Es konnte festgestellt werden, daß das Trägermaterial, d.h. die Körner das Tonermaterial auf der xerographischen Tropffliel abschieden und anschließend den Toner wieder aufnahmen.

Bei Trommeln, die mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden und einen kleineren Entwicklungsbereich aufweisen, ergibt sich ein stärkerer Untergrund aufgrund der Tatsache, daß die Trägerkörner keine Möglichkeit haben, das Tonermaterial, welches in bildfreien Bereichen abgeschieden wurde, wieder aufzunehmen, d.h. den Untergrund zu reinigen. Dieser Reinigungseffekt beruht vermutlich darauf, daß die Körner locker anhaftenden Toner aufnehmen, jedoch die Tonerpartikel, die mittels stärkerer elektrostatischer Kräfte gehalten sind, nicht aufnehmen können.

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Das gleiche Problem tritt auch in dem elektrostatischen Prozeß auf, bei dem fotoleitfähiges Papier, beispielsweise mit einem Überzug aus Zinkoxyd, verwendet wird. Bei diesem Verfahren wird das latente elektrostatische Bild unmittelbar auf dem fotoleitfähigen Papier und nicht auf der xerographischen Platte ausgebildet. Auch hierbei ist es wünschenswert, das an den bildfreien Bereichen anhaftende Material zu entfernen und den Bntwicklungsbereich zu verkleinern. Es konnte festgestellt werden, daß die den Bilduntergrund bildenden To-" nerpartikel, d.h. Tonerpartikel, die auf der xerographischen Platte infolge restlicher elektrostatischer Aufladungen festgehalten werden, in einem kurzen Entwicklungsbereich dadurch entfernt werden können, indem ein elektrisches Feld oberhalb der xerographischen Platte angelegt wird, dessen Intensität ausreicht, um den Toner von der Plattenoberfläche abzuziehen. Der von der restlichen Ladung festgehaltene Toner .wird von der Bewegung bzw. der Reibungswirkung der Trägerkörner gelockert und mittels der elektrischen Feldstärke von der xerographischen Platte abgezogen. Die Tonerpartikel der Bildbereiche werden durch eine wesentlich stärkere elektrostatische Ladung festgehalten als die Tonerpartikel der Untergrundbereiche, so daß, wenn das über der xerographischen Platte vorliegende Feld innerhalb geeigneter Grenzen bleibt, die elektrostatischen Kräfte innerhalb der Bildbereiche den größten Anteil des Toners zurückhalten. .

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Entfernung von Tonermaterial von dem Untergrund xerographische Bilder tragender Vorrichtungen. 9 0 9 8 2 2/1 0 7 9

Ferner ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Gerätes zur Entfernung des Untergrundes von einer bildtragenden Vorrichtung durch Entfernung des Tonermaterials aus den bildfreien Bereichen. .

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung des xerographischen Gerätes dahingehend, daß bei Verwendung einer mit hoher Geschwindigkeit betriebenen xerogr aphis chen Trommel ein untergrundfreies Bild erzeugt wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist-die Schaffung einer Beinigungselektrode, mittels der das Untergrundmaterial· von xerographisehen Bildern entfernt werden kann» insbesondere einer solchen Reinigungselektrode» die bei allen Feuchtigkeitsverhältnissen verwendbar ist« . -. - -

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine geeignete Spannung an eine im Bereich einer ein entwickeltes elektrostatisches Bild tragenden Vorrichtung angeordnete Elektrode-ge- j legt wird. ■',.-■■

Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der co

ο nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. co

^ Fig. 1 zeigt eine schematische'Darstellung des xerographischen

ο Gerätes, welches für -die Anwendung der vorliegenden Erfindung ^€O geeignet ist. ·

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte^;Seitenansicht von links des wicklungsgerät es des in Fig. 1 dargestellten Gerätes.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht von rechts des Entwicklergerätes des in Fig. 1 dargestellten Gerätes.

Fig. k zeigt eine Vorderansicht der Entwicklervorrichtung der Fig. 2 und 3« wobei Teile abgebrochen sind, um Einblick in den inneren Aufbau zu geben. . · -

Fig. 5 zeigt ein Schnittbild längs der Linie 5"5 der Fig. k.

Fig. 6 zeigt einschematisches Schaltdiagramm der Energieversorgung und des Schaltmechanismus der erfindungsgemäßen Vorrichtung. . "--■'"- - ■

Wie in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist, umfaßt das automatische xerographisehe Reproduktionsgerät eine xerographische Platte 20 mit einer fotoleitfähigen Schicht oder lichtaufnehmenden Oberfläche auf einer leitenden Unterlage in Form einer Trommel, die auf einer Welle sitzt, welche in einem Rahmen gelagert ist und in der durch den Pfeil angegebenen Richtung rotiert, um die Trommeloberfläche aufeinanderfolgend an einer Vielzahl xerographiseher Verfahrensstationen vorbeizuführen·

In der nachfolgenden Beschreibung werden die einzelnen xerographischen Verfahrensstationen innerhalb der Bewegungsbahn der Trommeloberfläche in ihrer Funktion wie folgt beschrieben:. Eine Aufladungsstation, an der eine gleichmäßige elektrostatische Aufladung auf der fotoleitfähigen Schicht der xeroiraphi-

sohen Trommel aufgebaut wird; " .

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eine Expositionsstation, bei der ein Licht- oder Strahlungsmuster der zu reproduzierenden Kopie auf die Trommeloberflache projiziert wird, um die Trommelaufladung innerhalb der exponierten Bereiche abzuleiten und dabei ein latentes elektrostatisches Bild der Kopie zu erzeugen}

eine Entwicklerstation» bei der ein xerοgraphischer Entwickler mit TonerpartikeIna die eine elektrostatische Ladung entgegengesetzt der des elektrostatischen latenten Bildes haben, Über die Trommeloberfläche geschüttet wird, wobei die Tonerpartikel | an dem elektrostatischen Bild anhaften, um ein xerographisehes Pulverbild der Konfiguration der Kopie zu bilden} eine Übertragungsstation, bei der das xerographisehe Pulverbild elektrostatisch von der Trommeloberfläche auf ein Übertragungsmaterial oder eine Trägeroberfläche übertragen wird} eine Trommelreinlgungs- und Entladungsstation, bei der die Trommeloberfläche gebürstet wird, um restliche Tonerpartikel, die noch nach der Bildübertragung anhaften, zu entfernen und an der die Trommeloberfläche einer relativ hellen Lichtquelle ausgesetzt wird, um eine praktisch vollständige Ent- | ladung verbliebener elektrostatischer Ladungen zu bewirken.

An der durch das Bezugszeichen A gekennzeichneten Stelle umfaßt die Aufladungsvorrichtung eine Koronaaufladungsvorrichtung 21 mit einer Anordnung aus einer oder mehreren Koronaentladungselektroden, die sich quer über die Trommeloberfläche erstrecken und von einer Hochspannungsquelle erregt werden und sich praktisch vollständig innerhalb

einer Abschirmung befinden. --.-■'"

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Unmittelbar anschließend daran in Bewegungsrichtung der xerographisehen Trommel befindet sich eine Expositionsstation B. Ein optisches Abtast- oder Projektionssystem dient dazu, ein fließendes Bild auf die Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel von einem ruhenden Original zu projizieren.

Die optische Abtast- oder Projektionsvorrichtung umfaßt einen ruhenden Kopiehalter, der aus einer transparenten gekrümmten Platte 22, beispielsweise einer Glasplatte oder ähnlichem, besteht und auf der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist. Dieser Kopieträger ist dazu geeignet, ein zu reproduzierendes Dokument zu haltern. Das Dokument wird gleichförmig beleuchtet und so angeordnet, daß es auf die sich bewegende lichtempfangende Oberfläche der xerographischen Trommel projiziert werden kann. Die gleichförmige Beleuchtung wird durch Lampenaggregate LMPS erreicht, die an gegenüberliegenden Seiten des Kopiehalters angeordnet sind. Das Abtasten des Dokuments auf dem vorhandenen Kopiehalter wird mittels einer Spiegelanordnung erreicht, die relativ zu dem Kopiehalter in zeitlicher Beziehung zu der Bewegung der xerographischen Trommel hin- und herbewegt wird.

Die Spiegelanordnung umfaßt einen Objektspiegel 23« der unterhalb des Kopieträgers angeordnet ist und dazu dient, ein Bild des Dokuments durch eine Linse 2k auf einen Bildspiegel 25 zu reflektieren, der seinerseits das Bild auf die xerographische Trommel durch einen Schlitz in einer fest angeordneten Lichtabschirmung 26 in der Nähe der xerographischen Trommeloberfläche reflektiert. 9 0 9 8 2 2/1079

Anschließend an die Expositionsstation befindet sich eine Entwicklerstation C mit einem Entwicklergerät 30. welches ein Gehäuse mit einem unteren Sammelbehälter, in dem das Entwicklermaterial angesammelt wird, umfaßt. Ein Becherwerk dient dazu» das Entwicklermaterial in den. oberen Teil des Entwicklergehäuses zu transportieren, von wo es über einen Fülltrichter auf die xerographisehe Trommel geschüttet wird, um die Ent- ' wicklung zu bewirken. Ein Tonerverteiler 35 dient dazu. Toner in abgemessener Menge dem Entwicklermaterial zuzuführen entsprechend dem Toneranteil, der während des Entwicklungsvorgangs verbraucht wird.

Angrenzend an die Entwicklerstation befindet sich die Bildübertragungsstation D mit einer BIattzufuhrungsvorrichtung. Diese dient dazu, Blätter des Trägermaterials, beispielsweise Papier oder ähnliches, nacheinander an die xerographisehe Trommel zuzuführen in Koordination mit dem Erscheinen des entwickelten Bildes auf der Trommeloberfläche an der Übertragungsstation.

Der Blattzuführungsmechanismus umfaßt eine Blattzuführungsvorrichtung ¹K), die dazu geeignet ist, mit Hilfe von Vakuumzuführungen das oberste Blatt eines Blattstapels auf einem Träger hl an Rollen k2 zuzuführen, die mit Riemen des Papiertransports kh zusammenwirkena um das Blatt so weit vorwärts zu befördern,, daß es von dem Papiertransport kk ergriffen werden kann, welcher seinerseits das Blatt an eine Papierregistriervorrichtung h5 beförderta die angrenzend an die .

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xerographisehe Trommel angeordnet ist. Die Blattregistriervorrichtung hält jedes einzelne Blatt an und richtet es aus und bringt es dann in zeitlicher Beziehung zur Bewegung der xerographischen Trommel in Berührung mit der xerographischen Trommel und mit einem vorher auf dieser ausgebildeten xerogr aphis chen Pulverbild»

Die Übertragung des xerographischen Pulverbildes von der Trommeloberfläche auf die Blätter des Trägermaterials wird mittels einer KoronaUbertragungsvorrichtung 51 vorgenommen, die an oder unmittelbar hinter der Berührungslinie zwischen dem Trägermaterial und der sich drehenden Trommel angeordnet ist. Beim Betrieb wirkt das von der Koronaübertragungsvorrichtung erzeugte elektrostatische Feld dahingehend, daß das Trägermaterial elektrostatisch an der Trommelöberfläche anhaftet, so daß es sich synchron mit der Trommel dreht, solange es mit dieser in Berührung steht. Gleichzeitig dient das elektrostatische Feld auch dazu, die Tonerpartikel, welche das xerographisehe Pulverbild auf der Trommeloberfläche bilden, anzuziehen und sie elektrostatisch an die Oberfläche des Trägermaterials zu bringen.

Unmittelbar nach der Bildübertragungsstation ist ein Abstreifer für den Papierabhebemechanismus 52 angeordnete um die Trägermaterialblätter von der Trommeloberfläche zu entfernen. Diese Vorrichtung, die im einzelnen .im US-Patent Nr... 3 062 536 von Rutkus u.a. beschrieben ist» umfaßt eine Vielzahl von Öffnungen mit kleinem Durchmesser, die mit Druckluft aus einem geeigneten Pulsator oder einer anderen Vorrichtung verbunden

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sind. Der Pulsator drückt einen Druckluftstrahl an eine Stelle der Oberfläche der xerographischen Trommel, die, in Bewegungsrichtung gesehen, etwas vor dem Trägermaterial liegt, um den Führungsrand des Blattes von der Trommeloberfläche abzuheben und ihn auf eine endlose Fördervorrichtung 55 zu. bringen, über die das Blatt einer Fixiervorrichtung 60 zugeführt wird. An der Fixiervorrichtung wird das übertragene xerographische Pulverbild auf dem Trägermaterial, beispielsweise durch Wärmeeinwirkung, permanent fixiert oder verschmolzen. Nach dem Aufschmelzen wird die Reproduktion an eine geeignete Sammelstelle, die sich außerhalb des Gerätes befindet, über den Fördermechanismus 65 heraus befördert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Reproduktionen von der Fördervorrichtung 65 in einen Sammelbehälter 61 ausgeworfen.

Die nächste und letzte Station der Vorrichtung ist eine Trommelreinigungsstation E,- die eine Koronavorreinigungsanordnung 66, eine Trommelreinigungsvorrichtung 70· die dazu geeignet ist, restliches nach der Übertragung an der xerographischen Trommel anhaftendes Pulver mittels einer rotierenden Bürste 71 zu entfernen und ferner eine Entladungslampe LMP-I umfaßt, die die xerographische Trommel mit Licht überflutet, um eine Ableitung auf der xerographischen Trommel verbliebener elektrischer Ladungen zu bewirken. ■ .. .

Zur Entfernung des restlichen Pulvers von der xerographischen Trommel wird eine zylindrische Bürste, drehbar auf einer Welle,

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die durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben wird, verwendet. Zum Sammeln der von .der xerographischen Trommel mit Hilfe der Bürste entfernten Pulverpartikel ist eine Staubabzugshaube 23 vorgesehen» die so ausgebildet ist, daß sie ungefähr zwei Drittel des Bürstenbereichs umfaßt. Um eine sorgfältige Reinigung der Bürste zu gewährleisten, ist im Innern der Staubabzugshaube angrenzend an den Rand ihrer Auslaßleitung 75 und in Zusammenwirken mit den Enden der Borsten der Bürste eine sich hin- und herbewegende Stange angeordnet, wodurch die Staubpartikel aus der Bürste gelöst werden.

Zur Entfernung der Staubpartikel aus der Bürste und der Staubabzugehaube ist eine Abzugsleitung 76 angeordnet, die den Ausgang der Staubabzugshaube bedeckt und mit ihrem anderen Ende mit der Wand einer Filterschachtel 77 % die an der Staubabzugshaube angebracht ist, verbunden ist. Eine Filtertasche 78 ist innerhalb der Filterschachtel derart befestigt,, daß die Öffnung der Filtertasche mit der Absaugleitung in Verbindung steht. Ein Motorventilator M0T-5t MOT-6, der mit der Filterschachtel verbunden ist, erzeugt einen Luftstrom durch die Filterschächtel und zieht die Luft durch die xerographisehe Trommel und die die Staubabzugshaube umgebende Fläche, wobei sich die Luft mit Pulverpartikeln belädt, die durch die Bürste von der Trommel entfe'rnt werden, während die Luft durch die Staubabzugshaube strömt. Die Pulverpartikel werden von der Luft abgetrennt, während sie durch die Filtertasche strömt, so daß nur reine Luft an den Motor gelangt.

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Geeignete Antriebsmittel sind für den Antrieb der Trommel des sich drehenden Spiegels und des BlattZuführungsmechanismus relativ zueinander mit vorgegebenen Geschwindigkeiten und zum Betrieb des Becherwerks des Tonerverteilermechanismus und des übrigen Mechanismus vorgesehen.

Ein Rahmen für die Halterung der einzelnen Bauteile eines Gerätes ist von einer Grundplatte 10 gebildet, die auf Füßen 9 steht. Vertikal angeordnete äußere und innere Rahmenplatten | 11 bzw. 12 sind in Abstand voneinander an der Grundplatte 10 befestigt.

Die xerographisehe Trommel 20 sitzt auf einer horizontalen angetriebenen Welle zwischen den Rahmen 11 und 12. Die wesentlichen xerographischen Bauteile des Gerätes sind um die Trommel herum angeordnet. Es wird angenommen, daß die vorstehende Beschreibung für das Verständnis der vorliegenden Anmeldung ausreicht ι um die Wirkungsweise eines xerogr aphis chen Reproduktionsgerätes zu beschreiben. Einzelheiten der Konstruktion des dargestellten xerographischen Gerätes können aus der gleichlaufenden Anmeldung von Osborne u.a. entnommen werden.

Um die Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes auf der zylindrischen xerographischen Platte zu erreichen» umfaßt das an der Station C gezeigte Entwicklersystem eine Entwicklervorrichtung, die mit der zylindrischen xerographischen Platte oder Trommel zusammenwirkt und eine Entwicklerζone bildet, innerhalb derer die aufgeladene und exponierte Oberfläche der

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Trommel entwickelt wird, um ein Pulverbild des Originals zu bilden.

Die Entwickleranordnung 30 umfaßt ein schachteiförmiges Entwicklergehäuse mit Seitenwänden 201 und 202 und eine metallische Abdeckung 203» die in dem unteren Teil des Gehäuses einen Vorratsbehälter für das Entwicklermaterial bildet. Die Seitenwände 201 und 202 weisen einen konkaven Randteil auf, der mit der Form der xerographischen Platten übereinstimmt, um zu ermöglichen, daß das Entwicklergehäuse unmittelbar benachbart an die Trommel angeordnet werden kann. Halteplatten 205 einer Form, die ebenfalls der Form der Trommel angepaßt ist, sind an den Seitenwänden befestigt, um Dichtungen 206, die zwischen beiden eingebracht sind, in Berührung mit dem Außenrand der Trommel zu bringen, um eine praktisch pulverdichte Dichtung zu bilden. Ein geneigtes Umlenkblech 208 ist an den Haltern 209 an der inneren Oberfläche der Seitenwand befestigt und erstreckt sich zwischen diesen, um Staub- und Luftströme daran zu hindern, innerhalb des Gehäuses im Bereich der Trommeloberfläche zu zirkulieren.

Eine Fördereinrichtung, die als Becherwerk ausgebildet ist, dient dazu, das Entwicklermaterial von dem Vorratsbehälter des Entwicklergehäuses in den oberen Teil des Gehäuses zu befördern, von wo es über die xerographisehe Trommel geschüttet wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt das Becherwerk eine Reihe von in Abständen angeordneten parallelen Beohern 212, die beispielsweise mittels Nietnägeln 213 an zwei

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Förderbändern 21^f befestigt sind, welche um. Antriebsriemenscheiben 215 und Leerlaufriemenscheiben 2l6, die auf den Antriebs- und Leerlaufwellen 217 bzw« 218 befestigt sind, geführt sind und sich mit diesen drehen. Jede dieser Riemenscheiben weist Stifte 221 auf, die in Nasen der Förderbänder eingreifen.

Die Antriebswelle 217 ist in den Seitenwänden gelagert und wird mittels eines Zahnrades 226« welches an dem außenseitigen Ende der Welle befestigt ist» angetrieben. Die Leerlaufwelle ist in ähnlicherweise angeordnet. Sobald die Fördervorrichtung mittels des Zahnrades 226 betätigt wird, greifen die Becher eine Ladung von Entwicklermaterial, welches vorher in den Boden des Gehäuses gebracht wurde« auf und befördern es nach oben. Während die Becher um die oberen Riemenscheiben herum laufen, wird das Entwicklermaterial auf eine Führungsplatte 230 mit einer vertikalen Oberfläche 23¹+ entleert. Eine etwas geneigte Aufprallplatte ist in horizontaler und vertikaler Richtung einstellbar .an dem Umlenkblech 208 befestigt und bildet hierdurch mit der vertikalen Oberfläche 23¹+ und der geneigten Oberfläche 233 eine Schuttvorrichtung 236. Das Entwicklermaterial wird auf die Führungsplatte 230 entleert, von

o wo es durch die Schütte 236 hinunterfällt. Eine Lippe 238 erco

streckt sich von der vertikalen Oberfläche 23^- der Führungs— N^ platte 230. Diese Lippe 238 lenkt den an sie gelangenden Ent-

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ο wickler ab. Die Entfernung zwischen den Oberflächen 23h und 235 soll am oberen Teil der Schütte größer sein als am Ausgang und unteren Teil. Der Zweck dieser Anordnung liegt darin« einen kontinuierlichen Entwicklerstrom ohne Stauung in der Schütte zu erhalten. Der Entwickler soll von den Bechern

212 in kontinuierlichem Strom durch die Schütte auf die Trommel fallen.

Die gesamte Entwickleranordnung ist derart ausgebildet, daß der Bodenteil der Schütte 236 in vertikaler Stellung angrenzend an die Trommel längs einer Geraden, die etwa Im Winkel von 60° von der Horizontalen in Drehrichtung der Trommel abweicht, ausgerichtet/-,let, ' .

Bei einer solchen. AnoV^hwrtg -<Jerl tführungsplatte 230 der Aufprallplatte 235 wird daV.ÄUf die Führungsplatte geleerte Entwicklermaterial infolge der Schwerkraft längs, den Oberflächen 231, 232 und 233 der FUhrungsplatten fallen und dabei die erforderliche Geschwindigkeit erreichen, bevor es die Schütte berührt, von wo aus es in vertikaler Richtung auf die Trommel hin gelenkt wird.

Während sich die xerographische Trommel dreht, wird das Entwicklermaterial in Berührung mit der Trommel gebracht, und zwar unter einem Winkel von etwa 60° zur Horizontalen, in Drehrichtung der Trommel gesehen. Das Entwicklermaterial fällt über die Trommel und von dieser ab bzw. es wird von der Trommeloberfläche abgezogen an einem Punkt, der sich ungefähr in Horizontalsteilung befindet. Der größte Teil des Entwicklermaterials wird von der Trommel in zu der Trommel tangentialer Richtung abgezogen.

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Eine Elektrode^ in Form einer Stange dargestellt,, obwohl sie auch aus einem Draht oder einer Platte aus geeignetem leitfähigem Material wie Aluminium bestehen kann» ist an einem elektrisch isolierenden Material 2^9 befestigt, welches auf einer Halterung 250 der Prallplatte 208 angeordnet ist. Der Kontakt 260 der Elektrode ist mit einer geeigneten Spannungsquelle» die unten beschrieben wird, verbunden. Das Entwicklermaterial wird die Schütte 236 hinunter- und über die xerographisehe Trommel an der Elektrode '2^8 vorbeifallen.

Normalerweise liegt die Spannung des exponierten Bildes auf der xerographischen Trommel ungefähr im Bereich von *+50 bis 2000 Volt. Zum größten Teil beträgt die Spannung des exponierten Bildes etwa 800 Volt. Die übrige Spannung in _vden bildfreien Bereichen liegt etwa bei 350 bis ¹K)O Volt. Es konnte festgestellt werden» daß unter diesen Bedingungen eine Spannung der Elektrode 2*+8 von ungefähr 2000 Volt bei geringer Feuchtigkeit, d.h. bei weniger als 50 % relativer Feuchtigkeit, und von ungefähr 400Q Volt bei hoher Luftfeuchtigkeit die besten Ergebnisse liefert, wenn die Elektrode in einem Abstand von etwa t 0,6 cm ClA inch) von der Platte angeordnet-ist.

Der Bereich des Elektrodenpotentials kann entsprechend den ge-

co wünschten Eigenschaften der herzustellenden Kopie verändert

ο ■ - "

ω · werden. D.h. wird das Potential der Elektrode 2^8 vergrößert,

^ro dann wird mehr Toner in den Untergrundbereichen entfernt bzw. 2l von der Elektrode angezogen; allerdings wird auch mehr Toner'

•ο der Bildbereiche an die Elektrode gezogen. Wird das Elektro-

denpotential verringert," dann wird weniger Toner aus dem Untergrundbereich und auch von den Bildbereichen entfernt. Das durch das Potential der Elektrode 2^8 errichtete elektrische

Feld zieht die Tonerpartikel an die Elektrode. Die Anziehuhgs-; kraft an die Elektrode muß größer sein als die Anziehungskraft der 350 bis ^00 Volt Aufladung der Untergrundbereiche der: Platte. Das Potential, welches notwendig ist, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das die elektrostatischen Kräfte innerhalb der Untergrundbereiche überwindet, ist die' untere Grenze des Elektrodenpotentials, um wirksame Ergebnisse für die Entfernung des Tonermaterials von den Untergrundbereichen zu erzielen. Die obere wirksame Grenze für das Elektrodenpotential ist eine Potentialhöhe, die ein solches Feld erzeugt, das nicht stark genug ist, um große Toneranteile aus den Bildbereichen abzuziehen. Die Spannung der Elektrode 2^+8 muß unterhalb einer solchen Höhe bleiben, die eine Bogenentladung zwischen der Elektrode und verschiedenen Bauelementen des Gerätes oder eine Koronaentladung der Elektrode verursachen würde.

Es konnte festgestellt werden, daß die besten Ergebnisse dann erzielt werden, wenn das Verhältnis zwischen der Elektrodenspannung und der Untergrundspannung ungefähr 5 '· 1 bei geringer Luftfeuchtigkeit und 10 s l" bei hoher Luftfeuchtigkeit ist.

Ist die xerographische Trommel positiv aufgeladen, dann'ist der Toner negativ aufgeladen und die Ladung der Elektrode

ο muß positiv sein. Es ist jedoch möglich, alle Aufladungen

umzukehren, d.h. e.ine negative Spannung auf der xerographi-Po

^ sehen Trommel, eine positive Spannung des Toners und eine'

ο negative Aufladung der Elektrode zu verwenden.

Der Abstand der Elektrode 2*f8 von der xer ogr aphis chen Platte kann verändert werden, falls das an die Elektrode angelegte Potential ebenfalls verändert wird, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Die dargestellte Elektrode weist einen Abvpiind ?oa 0,6 ei (l/*f inch) von der xer ogr aphis chen Platte auf und dii* angegebenen Spannungen beruhen auf diesem Abstand. Wird ein größerer Abstand der Elektrode von der Platte gewähl£.44g|ann kann die Spannung vergrößert werden, um die gleichen Ergebnisse zu erreichen und umgekehrt werden die Spannungen verringert, sofern die Elektrode näher an die Platte herangebracht wird. Die Grenzen für die Wahl des Abstandes zwischen der Elektrode) und der Platte werden durch die Größe der Trägerkörner, die "Sei dem Kaskadenverfahren verwendet werden, die Geschwindigkeit der xerographischen Trommel und und die. Länge des Entwicklungsbereichs bestimmt. DAs Elektrode kann sich nicht zu nahe an der Platte befinden, dämpfe die Trägerkörner sich nicht zwischen der Elektrode und^'der Platte stauen. Die Entfernung der Elektrode von der Platte kann jedoch auch nicht so groß sein, "daß die erforderliche Spannung zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse eine Boden- oder Koronaentladung liefert. Ein Abstand von 0,6 cm (l/kinch) wurde als bester Wert bei Geräten der oben beschriebenen Art festgestellt.

Da die Feuchtigkeit anscheinend die Entwicklung bis zu einem > "gewissen Grad beeinflußt, ist ein Feuchtigkeitsregler vorgesehen, der einen Schalter SW-I in Fig. 6 auslöst, der mit einer Spannungsquelle von 115 Volt und 60 Hertz, die zwei Zuführungen

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T-I und T-2 an die Primärwicklung des Transformators aufweisen! verbunden ist. Als Feuchtigkeitsregler kann das von der Firma Minneapolis-Honeywell Regulator Company, Minneapolis, Minnesota, unter der Nr. H-66b-¹+219 hergestellte Gerät verwendet werden. Der Schalter SW-I befindet sioh in einer solchen Stellung, daß er T-2 kontaktiert, während die Elektrode bei 2000 Volt arbeitet. Der Feuchtigkeitsregler ist so eingestellt, daß er, wenn die relative Feuchtigkeit 50 % oder, mehr beträgt, den Schalter SW-I betätigt, der wiederum die Leitung T-I kontaktiert. Die Elektrode arbeitet dann bei ¹K)OO Volt. "Die Zuführungen T-10 und T-2 sind mit einem Transformator TR-I verbunden. ·

An den Leitungen T-3 und T-4, die von der Sekundärwicklung des Transformators kommen, ist ein Spannungsverdopplerkreis der üblichen Art angeschaltet. Der Gleichspannungsausgang dieser Schaltung kann gleich dem doppelten Spitzenwert des Wechselspannungseingangs sein. Die Wirkungsweise des Spannungsverdopplers wird im folgenden kurz beschrieben. Während der positiven Halbwelle des Wechselstromeingangs, d.h. wenn die obere Seite der Wechselstromeingangsleitung positiv in

Q Bezug auf die untere Seite ist, läßt der obere Gleichrichter

oo SR-I den Strom durch und führt eine positive Ladung an den

¹^⁰ oberen Kondensator C-I. Da sich die positive Ladung an der ^ oberen Platte des Kondensators ansammelt, wird eine positito ve Spannung in dem Kondensator aufgebaut. Während der nächsten Halbwelle des Wechselstromeingangs ist die obere Seite der Leitung negativ in Bezug auf die untere Seite. Der untere

Gleichrichter, SR-2 leitet den Strom derart, daß eine negative Spannung sich an dem unteren Kondensator C-2 aufbaut.

Solange kein Strom aus dem Kondensator entnommen wird, kann jeder Kondensator eine Spannung der Höhe E-, nämlich den Spitzenwert des Wechselstromeingangs, erhalten. Aus dem Diagramm geht hervor, daß bei einer Spannung von +E des einen Kondensators und einer Spannung von -E des anderen Kondensators die gesamte an den Kondensatoren liegende Spannung 2E beträgt. D.h. der Spannungsverdoppler liefert im unbelasteten Zustand einen Gleichspannungsausgangswert, der doppelt so groß ist wie der Wechselspannungseingangswert. Der Widerstand R-I dient als

R2 Ableitwiderstand des Kondensators C-I und der Widerstand/als Ableitwiderstand für den Kondensator C-2. Der Ausgang Ist mit der Reinigungselektrode 2^8 verbunden, die im Bereich der geerdeten Trommel 20 angeordnet ist.'

Um das von der xerographisehen Trommel abfallende Entwicklermaterial aufzusammeln, so daß es in den Vorratsbehälter des Entwicklergehäuses zurückgebracht werden kann, ist ein oberer Sammler^¹+! in einer Stellung angebracht, daß er über einer oberen Sammelstange 2^-2 liegt. Diese Sammel- oder Auffangstange 2¹Il läßt sich an der Prallplatte 208 justieren mittels zwei Haltern 2¹+¹+, während die Stange 2^2 justierbar an dem Gehäuse unmittelbar benachbart zu der Trommel befestigt ist. Entwick-. lermaterial, welches entweder von den Auffängern 2¹Il oder 2h2

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abgefangen wird, gelangt in eine Pfanne 2^3t die mittels eines nach unten ragenden Pfannenträgers 2^-5· der am Bodenteil des Entwicklergehäuses befestigt ist, gehalten wird. Das sich in der.Pfanne ansammelnde Entwicklermaterial muß von der Bedienungsperson von Hand entfernt und in das Entwicklergehäuse überfuhrt werden. Die 'sich in der Pfanne ansammelnde Menge an Entwicklermaterial ist sehr klein.

ψ Das Entwicklergehäuse ist an einer Stange 251 angeordnet, welche sich durch den oberen Teil der Seitenwände 201 und 202 des Gehäuses erstreckt. Ein Träger 252 sitzt an der äußeren Abdeckung 203. Die Stange 251 ruht auf Aufsätzen 255 der Seitenwände des Gehäuses des Gerätes. Die Stange 251 ist auf diesen Aufsätzen 255 eines Hebels 256 gehalten. Die Halter 252 ruhen auf Fortsätzen 253« die am Gehäuse des Gerätes befestigt • sind. Zur Entfernung wird das Gehäuse mittels des Hebels gelöst und mittels der Griffe 25h_% die an der Oberseite des Entwicklergehäuses angebracht sind, wie in Fig. 2 zu sehen ist, nach rechts bewegt. Das Gehäuse ruht auf Fortsätzen und Trägern 252. Soll das Entwicklergehäuse entfernt werden, wird es nach rechts bewegt. Das Entwicklergehäuse kann dann to um die Fortsätze 253 zur einfacheren Entfernung geschwenkt

to werden,
co

^ Wenn die Entwicklermischung über die xerographisehe Trommel

^j geschüttet wird, werden Tonerpartikel von den TrägerpartikeIn

abgezogen und auf der Trommel abgeschieden» um Pulverbilder zu bilden, während die teilweise von den Tonerρartikelh befreiten Trägerpartikel von der Trommel in das Vorratsgefäß

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abfallen. Während die Pulverbilder erzeugt werden, müssen zusätzliche Tonerpartikel der Entwicklermischung in einem solchen Anteil zugeführt werden, der der auf der TEOmme^. abgeschiedenen Menge des Toners entspricht. Um diesen Toner in die Entwicklermischung zu überführen, ist ein Tonerverteiler 35 vorgesehen, der die Tonermenge, die der Entwicklermischung zugeführt wird, genau bemißt.

Der hier verwendete Tonerverteiler 35 ist bekannt. Es kann jedoch jeder der bekannten Verteiler für pulverisiertes oder körniges Material verwendet werden.

Der Tonerbehälter 35 umfaßt ein Füllgefäß 263, welches an seinem oberen Ende Flansche 264 aufweist, mittels derer es an der Außenseite des Gehäuses gehaltert ist. Eine gelenkig angebrachte Abdeckung ist an dem Flansch des Einfüllgefäßes befestigt, um die Oberseite des Einfüllgefäßes abzudecken. Ein getrennter Motor MOT-IO wird mittels eines Zeitgebers ausgelöst und betreibt den Tonerverteiler 35·

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ntwicklereinrichtung für ein xerographisches Gerät» dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (248) im Bereich einer ein entwickeltes elektrostatisches Bild tragenden Vorrich-, tung (20) angeordnet ist und mit einer Spannungsquelle (TR-I, SR-I, SR-2»C1, C2,, R2) verbunden ist, die eine Spannung ausreichender Höhe zur Entfernung von Entwicklermaterial aus bildfreien Bereichen der das Bild tragenden Vorrichtung an die Elektrode liefert. .

   2. Entwicklereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (2^8) von länglicher schmaler Gestalt ist und sich in einem-Abstand von ungefähr 0,6 cm (l/h inch) von der bildtragenden Vorrichtung (20) über deren bildtragende Oberfläche erstreckt. ⁼ .

   3. Entwioklereinriehtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Elektrode (2Ή-8) angelegte Spannung einen Wert hat, der zumindest größer ist als die innerhalb der bildfreien Bereiche der das Bild tragenden Vorrichtung (20) vorliegenden Untergrundspannung und kleiner ist als die Durchbrnchsspannung der Elektrode (2^8).

   k. Entwicklereinriehtung nach einem der Ansprüche 1 bis'3« dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung dem fünf- bis zehnfachen Wert der Untergrundspannung entsioricht.

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   5* Entwicklereinrichtung nach, einem der vorhergehenden An- ' Sprüche« dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsquelle verwendet wird» die etwa 2000 bis J+OQO "Volt Gleichspannung liefert.

   6. Entwicklereinrichtung nach Anspruch I₄ bei dein Tonerpartikel in Berührung mit einem latenten elektrostatischen Bild mittels Trägerpartikeln gebracht werden» dadurch gekennzeichnet« daß eine Vorrichtung (230) vorgesehen ist zur Aufbringung der Trägerpärtikel mit daran lose anhaftenden Tönerpartikeln auf die Oberfläche der xerogiäphiseheh Vorfiehtung.

   7< Verfahren zur Entfernung von Tonerρartikelh von den bild» freien Bereichen einer ein Tonerbild träg&hden Oberfläche * dadurch gekennzeichnet* daß mittels einer sich in einem Abstand von der bildtragenden Oberfläche· befindlichefi Elektrode ein elektrostatisches Feld erzeugt wird« durch Welches die das Bild tragende Oberfläche Während der Ausbildung des Tonerblldes hindurchbewegt wird* um die in den bildfreien Bereichen an der Oberfläöhö anhaftenden Tonerpartikel abzuziehen* ·

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