DE2013901C3 - Entwicklungseinrichtung für ein elektrostatisches Ladungsbild - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungseinrichtung für ein elektrostatisches Ladungsbild, das sich auf einer Trägerfläche befindet, mit einem eine faserige Oberfläche aufweisenden, borstenähnlichen Spender, dem ein pulverförmiger Entwicklerstoff zuführbar ist, der bei der Berührung mit dem Spender vor seiner faserigen Oberfläche elektrostatisch gebunden wird und bei der Entwicklung des Ladungsbilds, während der der Spender die Trägerfläche berührt, an diese abgebbar ist.

Bei der Elektrofotografie wird gewöhnlich ein Pulverbild aus einem nach einem Lichtbild hergestellten Ladungsbild erzeugt. So wird z. B. ein als elektrofotografisches Ladungsbild bekanntes elektrostatisches Ladungsmuster, das einem Schriftstück, einem Bild oder einer anderer Darstellung entspricht, auf einer isolierenden Bildplatte hergestellt Es ist auch bekannt, durch elektrografische Verfahren ein alphanumerisches Zeichen entsprechendes Ladungsmuster auf einem geeigneten Aufzeichnungsmaterial aufzuzeichnen. Ein«: Möglichkeit der Weiterbehandlung des Ladungsbilds besteht in seiner Entwicklung mit einem fein verteilten Pulver, das als Toner bezeichnet wird, der in bildmäßiger Verteilung des Ladungsbilds auf dem Aufzeichnungsmaterial gebunden wird. Ein bekanntes Entwicklungsverfahren benutzt die Kaskadierung eines Zweikomponenten-Entwicklers über die Bildplatte oder Aufzeichnungsfläche. Ein anderes Verfahren zum Auftragen des Pulvers auf dem Ladungsbild benutzt längliche flexible Trägerkörper, wie z. B. in der US-Patentschrift 32 51 706 beschriebene faserige Einrichtungen. Es wurde festgestellt, daß für die faserigen Einrichtungen verwendetes natürliches Fellmaterial zufriedenstellende Bilder erreicht. Solche natürlichen Felle sind jedoch teuer und manchmal gar nicht erhältlich. Zusätzlich sind natürliche Felle besonders wegen der Schwierigkeiten bei ihrer Qualitätskontrolle unerwünscht. Dieses rührt daher, daß es keine »Standardtiere« gibt; daher ist die Fellqualität und die Länge der Fellfasern von der Jahreszeit, Alter und Gesundheit des Tieres, dem Klima u. ä. abhängig. Das bisher als Ersatz für natürliche Felle

S entwickelte synthetische Material, wie Polyamid- und Acrylfasern, hat nicht die gleichen befriedigenden Ergebnisse bei der Tonerübertragung auf ein Ladungsbild gezeigt wie natürliche Felle. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Entwick lungseinrichtung der eingangs genannten Art anzuge ben, die eine gute Bildentwicklung mit elektroskopischen Entwicklerstoffen auch mit faserigen Spendern ohne natürliche Felle ermöglicht Ausgehend von einer Entwicklungseinrichtung der

is eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Spender mit elektrisch leitenden und nichtleitenden Fasern versehen ist

Durch diese unterschiedlichen Fasermaterialien auf

bzw. in einem gemeinsamen Spender werden etwa die gleichen günstigen elektrischen bzw. reibungseiektrischen Eigenschaften erzielt wie sie bei einem natürlichen Fell von Natur aus vorhanden sind.

Bürstenähnliche Spender verwendende Entwick-

lungsverfahren für elektrostatische Bilder sind in der US-Patentschrift 32 51 706 beschrieben. Die Auswahl des faserigen oder ähnlichen Materials für die Bürsten geschieht dabei nach bestimmten mechanischen und elektrischen Eigenschaften. Die mechanischen Eigen schäften sind z. B. Weichheit und Elastizität des Materials, so daß die Bürste, wie der Spender im weiteren kurz bezeichnet wird, auf der einen Seite fest gelagert werden kann und andererseits ohne Abnutzung der Bildplatte diese bestreicht Eine funktionswichtige elektrische Eigenschaft ist das richtige reibungselektrische Verhältnis gegenüber dem Toner. Es sind nur wenige ausgewählte Pulverstoffe als Entwicklerstoffe geeignet, die gewöhnlich durch reibungselektrischen Kontakt mit eier Bürste negativ aufgeladen werden, so daß sie auf einem positiv geladenen Ladur-.gsmuster gebunden werden können. Andere erwünschte Eigenschaften der Bürste sind geeignete Lebensdauer, chemische Passivität und wirtschaftlicher Einkauf. Es wurde festgestellt, daß die Entwicklung zusammenhän gender Bereiche eines Ladungsbilds verbessert wird, wenn die elektrische Leitfähigkeit der Fasern, der Bürste oder einer ähnlichen Einrichtung hoch ist, d. h. ihr Widerstand niedrig ist Die Leitfähigkeit kann durch Behandlung der Faseroberfläche mit Harzen, Farben

oder ähnlichen Überzügen beeinflußt werden.

Werden andere Stoffe als natürliche Felle verwendet, ist eine zusätzliche, bei der Wahl des Materials zu berücksichtigende Eigenschaft das Webmuster, mit dem die Fasern auf einem Untergrund befestigt werden, da die Steifigkeit der Fasern von der Faserhöhe und -dichte der auf eine Unterlage gewebten Fasern abhängt.

Bisherige Versuche zur Verwendung synthetischer oder anderer nichttierischer Felle für die Entwicklung mit Bürsten waren bisher wenig erfolgreich, da die erwünschten Tierfelleigenschaften, nämlich ein geeignetes reibungselektrisches Verhalten gegenüber dem Toner, eine hohe Leitfähigkeit sowie Weichheit und Elastizität, von den bisherigen synthetischen Materialien nicht erfüllt wurden. Es wurde nun aber festgestellt, daß diese gewünschten Tierfell-Eigenschaften durch ein gemäß der Erfindung zusammengesetztes, faseriges Material annähernd erreicht werden können, das elektrisch leitende und nichtleitende Fasern enthält.

Der leitende Faserstoff bewirkt die erwünschte hohe Leitfähigkeit natürlicher Tierfelle, während der nichtleitende Teil die geeigneten reibungselektrischen Verhältnisse und die Weichheit der Fasern bedingt Wie bereits erwähnt, bestimmt die Art der Anbringung der Fasern auf dem Untergrundmaterial, d. h. die Faserhöhe und die Faserdichte, die Weichheit und Steifigkeit der Faserzusammensetzung.

Typische nicluieitende Stoffe, die für die neue, aus unterschiedlichen Fasern bestehende Bürste gemäß der Erfindung benutzt werden können, sind Glas, Polyamid, Akryl- und Methakrylpoiymere, Polyäthylen, Kunstseide, Polyakrylnitrilfasern, Zellulosetriacetat, Wolle, PoIyakrylonitrile. Polyethylenterephthalat und andere Polyester, Polyamide, Vinylacetate, Styrole, Polyurethane, modifiziertes Kolophonium und Polycarbonate.

Typische leitende Stoffe für die Fasern sind Graphit, Stahl, Kupfer, Messing, Aluminium, Nickel, Platin, Chrom, Silber und Gold.

Diese leitenden und nichtleitenden Faserstoffe werden zusanimengewoben, so daß sie eine unterschiedliche Fasern aufweisende Bürste vorbestimmter Faserhöhe und Faserdichte bilden. Zum Beispiel können Stahl- und Glasfasern, Stahl- und Kunstseidefasern, Glas- und Kunstseidefasern, Graphit- und Glasfasern und Graphit- und Kunstseidefasern auf eine gemeinsame Unterlage gewebt werden, die z. B. aus Tuch, Metall oder Kunststoff besteht. Die Stahl- und Graphitfasern erhöhen die niedrige Leitfähigkeit der Kunstseide- und Glasfasern, wodurch diese Fasern die auf ihnen aufgebaute Ladung auflösen und so die von den Entwicklerteilchen fortgetragene Ladung ausgleichen können, während die Glas- und Kunstseidefasern Weichheit und die geeigneten reibungselektrischen Eigenschaften der Bürste bewirken. Diese aus verschiedenen Fasern zusammengesetzte Bürste bewirkt eine verbesserte Entwicklung zusammenhängender Bereiche eines Ladungsbilds und nähert sich stark den Eigenschaften natürlicher Felle an.

Nach der Befestigung der Fasern auf einer Unterlage durch Epoxydharz oder einen anderen geeigneten Klebstoff können diese auf einem Tragköij/er angebracht werden, oder aber die Unterlage kann selbst der Tragkörper sein, so daß in der später beschriebenen Weise Ladungsbilder mit ihr entwickelt werden können.

Wie bereits beschrieben, ist die Steitigkeit der Fasern abhängig von der Faserhöhe und der Faserdichte sowie von den die Bürste bildenden Materialien. Die Faserhöhe ist daher so einzustellen, daß die das Ladungsbild tragende Aufzeichnungsfläche oder Bildplatte während der Entwicklung nicht von der Bürste abgeschliffen wird. Die Faserhöhe ist auch so einzustellen, daß zwischen der Bildplatte und dem die Fasern tragenden Tragkörper ein vorbestimmter Abstand eingehalten wird, so daß z. B. die Bildplatte während der Entwicklung beobachtet werden kann. Die vorstehend erwähnte Webart zur Befestigung der Fasern an ihrer Unterlage ist aus der Fasern verarbeitenden Webtechnik bekannt.

Eine bevorzugte Ausführung der Bürste weist eine Kombination aus Stahl- und Glasfasern auf. Die Faserdichte der Zusammensetzung kann von etwa 66 500 Fasern/cm² bis etwa 155 000 Fasern/cm² betragen; die Faserhöhe kann etwa von 7,5 mm bis zu 1,9 cm reichen. Der Prozentsatz an Stahlfasern in der Zusammensetzung kann von etwa 0,5% bis etwa 4,2% und der Prozentsatz der Casfasern von etwa 99,5% bis etwa 95,8% reichen. Obgleich die Anzahl an Stahlfasern relativ gering ist, kann der Oberflächenbereich der Stahlfasern von etwa 5% bis zu etwa 60% der faserigen Oberfläche reichen, da der Stahlfaserdurchmesser größer ist als der der Glasfasern.

Nachdem die Erfindung bereits allgemein beschrieben wurde, ist den folgenden Beispielen eine nähere Erläuterung der Erfindung zu entnehmen.

Beispiel I

ίο Glasfasern werden mit Hilfe eines Epoxydharzes reihenweise auf einer Unterlage befestigt Dann werden Stahlfasern nach jeder dritten Reihe von Glasfasern ebenfalls in einer Reihe befestigt Diese Zusammensetzung weist etwa 62 000 Fasern/cm² auf, von denen 99,3% Glasfasern und 0,7% Stahlfasern sind. Die Faserhöhe beträgt etwa 1 cm.

Beispiel II

Glasfasern werden mit Hilfe eines Epoxydharzes reihenweise auf einer Unterlage beL-.iigt Stahlfasern werden dann nach jeder zweiten Reihe ve.η Glasfasern ebenfalls in Reihen befestigt Die Zusammensetzung weist etwa 93 000 Fasern/cm² auf, von denen 97.9% Glasfasern und etwa 2,1% Stahlfasern sind. Die Faserhölc beträgt etwa 13 cm.

Beispiel III

Glasfasern werden mit Hilfe einss Epoxydharzes reihenweise auf einer Unterlage befestigt. Dann werden Stahlfasern nach jeder zweiten Reihe der Glasfasern ebenfalls in Reihen befestigt Die Zusammensetzung weist etwa 124 000 Fasern/cm² auf, von denen etwa 9b,4% Glasfasern und etwa 3,6% Stahlfasern sind. Die Faserhöhe beträgt etwa 1,6 cm.

In der Figur der Zeichnung ist ein elektrografisches Abbildungsverfahren dargestellt, bei dem die Erfindung benutzt wird. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung auch bei anderen Verfahren, z. B. der Xerografie, benutzt werden kann und daß die gemäß der Erfindung angegebene Bürste auch zur Säuberung einei xerografischen Trommel von auf ihr abgelagertem Toner benutzt werden kann.

Wie schematisch in der Zeichnung gezeigt, irägt eine Aufzeichnungsfläche 62, z. B. Papier, eine dünne nichtleitende Schicht auf ihrer Arbeitsfläche. Die Aufzeichnungsfläche 62 empfängt ein elektrostatisches Ladungsbild durch eine mit einem Aufzeichnungskopf 41 bewirkte elektrische Entladung. Die elektrische Entladung wird durch einen von einer Steuereinheit 40 gesteuerten Spannungsimpuls ausgelöst. Dem Aufzeichnungskopf 41 ist eine Gegenelektrode 43 zugeordnet Gewöhnlich ist der Aufzeichnungskopf mit mehreren Stifter, versehen, die elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind. Die Stifte werden von der Steuere'nheit 40 gespeist, um ein alphanumerische Zeichen darstellendes elektrostatisches Ladungsmuster auf der Aufzeichnungsfläche 62 zu erzeugen. Obgleich die Aufzeichnungsfläche 62 als gegenüber dem Aufzeichnungskopf bewegbar dargestellt ist, kann auch das Umgekehrte der Fall sein. Das Ladungsmuster kann durch Ionisation der Luft zwischen dtm Aufzeichnungskopf 41 und der Gegenelektrode 43 oder durch Berührung der Aufzeichnungsfläche 62 mit einem Stift erzeugt werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf die Entwicklung eines z. B. so erzeugten Ladungsmusters.

Der Aufzeichnungsstation folgend ist eine Entwicklungsstation 39 angeordnet Ein Entwicklerband ist um

eine Antriebsrolle 46 und eine oder mehrere Führungsrollen 47 geführt. Das Band 49 ist mit einem faserigen, flexiblen Spendermaterial versehen, das auf einer Seite mit einer Unterlage verbunden und auf der anderen Seite frei und so angeordnet ist, daß es gegen die eine s Ladung tragende Aufzeichnungsfläche 62 streicht. Dieses Spendermaterial weist bürstenähnliche Fasern oder ein anderes faseriges Material auf oder hat ähnliche langgestreckte Teilchen, die elektrostatisch auf ihrer Oberfläche geeignet geladene Pulverteilchen binden können, wie z. B. die in der US-Patentschrift 26 59 670 beschriebenen Pulver, die zur Ablagerung und Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbilds geeignet sind. Diese Entwicklungseinrichtung ist jedoch nicht auf ein Band beschränkt, sondern kann z. B. auch ein das Spendermaterial auf seiner Mantelfläche tragender

er 7 R in der bereits

erwähnten US-Patentschrift 32 51 706 beschrieben ist. Sie kann auch ein Halbzylinder, auf dessen zylindrischem Teil das Spendermaterial befestigt ist, eine segmentierte Bürste sein oder eine andere geometrische Form aufweisen.

Gegenwärtig wird angenommen, daß sich der F.ntwicklungsmechanismus in der folgenden Weise abspielt: Ein mit Pulver versehener bürstenähnlicher Spender erhält dieses Pulver von einem Pulvervorrat, wodurch das Pulver an diesem Spender offensichtlich durch die bei der Berührung erzeugte Reibungselektrizität anhaftet. Wird diese mit Pulver versehene Bürste mit dem auf der Aufzeichnungsfläche befindlichen Ladungsbild in Berührung gebracht, bewirkt diese Ladung eine Anziehung des geladenen Pulvers von den Bürstenfasern und eine Ablagerung auf den Ladungsbereichen. Eine Platte 48 ist so angeordnet, daß die Bürstenfasern vor ihrem Zusammentreffen mit der Aufzeichnungsfläehe gegen diese Platte schlagen. Diese Platte ist gewöhnlich aus Metall und elektrisch geerdet. Es wird angenommen, daß die mit Pulver versehene Bürste beim Schlagen gegen die Platte eine gleichmäßige Ladung des Pulvers bewirkt. Die Außenfläche des Entwicklerbands hat bürstenähnliche Eigenschaften und zeigt eine Vielzahl länglicher Trägerteilchen, die aus dem bereits beschriebenen Fasermaterial bestehen, die von der Fläche des Bands nach außen abstehen. Mindestens eine der Rollen, z. B. die Rolle 46 wird von einem Antrieb 50. der auf einem Fundament 51 ruht, über einen Treibriemen 52 und eine Riemenscheibe 53 angetrieben. Neben der Bewegungsbahn des Entwicklerbands 49 ist ein Pulvervorratsbehälter 54 vorgesehen, der gleichmäßig Entwicklerpulver an das Band ausgibt.

Eine Vorratsrolle 61 führt das Aufzeichnungsmaterial 62 über eine Führungsrolle zu und an dem Entwicklerband 49 vorbei. Nach dem Vorbeilaufen an diesen Teilen wird das Aufzeichnungsmaterial 62 um eine Führungsrolle 64 durch eine Fixierstation 65 hindurch und um eine weitere Führungsrolle 68 zu einer Aufwickelrolle 69 geführt. Die Fixierstation 65 kann geeignete Einrichtungen zur Anwendung von Hitze, Ixisungsdampf oder ähnlichem auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials enthalten und kann auch, wie gezeigt, mehrere Heizelemente 66 aufweisen, die in einem Gehäuse 67 befestigt sind und das Aufzeichnungsmaterial so aufheizen, daß das auf diesem befindliche Kunststoffpulver aufgeschmolzen wird. Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials 62 wird beim Hindurchlaufen unter dem Aufzeichnungskopf 41 und der Steuereinrichtung 40 aufgeladen, um ein alphanumerischen Zeichen entsprechendes Ladungsbild auf ihr zu bilden. Das Aufzeichnungsmaterial 62 gelangt dann zur Entwicklerstation 39. Hier kommt das Entwicklerband 49 mit seiner bürstenähnlichen Oberflä ehe mit dem Aufzeichnungsmaterial in Berührung und lagert fein verteiltes Entwicklerp'Jver auf diesem ab.

Nach dem Verlassen der Entwicklungsstation trägt das Aufzeichnungsmaterial 62 ein dem Ladungsbild entsprechendes Pulverbild. Das Aufzeichnungsmaterial 62 kommt dann in die Fixierstation 65 und wird schließlich auf die Aufwickelrolle oder andere geeignete Einrichtungen zur Weiterverwendung des so entstandenen Drucks gegeben.

Obgleich die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert wurde, ist sie selbstverständlich nicht auf dieses beschränkt. Jeder Fachmann kann verschiedene Änderungen vornehmen oder Äquivalente für Bauteile der Erfindung verwenden, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Ilicr/u 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 Patentansprüche:

t. Entwicklungseinrichtung für ein elektrostatisches Ladungsbild, das sich auf einer Trägerfläche befindet, mit einem eine faserige Oberfläche aufweisenden, bürstenartigen Spender, dem ein pulverförmiger Entwicklerstoff zuführbar ist, der bei der Berührung mit dem Spender von seiner faserigen Oberfläche elektrostatisch gebunden wird und bei der Entwicklung des Ladungsbilds, während der der Spender die Trägerfläche berührt, an diese abgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spender (49) mit elektrisch leitenden und nichtleitenden Fasern versehen ist

2. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitenden Faserstoffe aus einer Glas, Kunstseide, Polyamid, Polyakrylnitrilfasern, Wolle und Zelluloseacetat enthaltenden Stoffgruppe ausgewählt sind, wobei Glas be vorn igt ist

3. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Faserstoffe aus einer Graphit, Stahl, Kupfer, Chrom, Silber und Aluminium enthaltenden Stoffgruppe gewählt sind, wobei Stahl bevorzugt ist.

4. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 0,5 bis 4,2% der Spenderfasern (49) aus Stahlfasern bestehen.