DE2614318C3 - Entwicklungsverfahren für ein elektrophotographisches Kopiergerät und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Entwicklungsverfahren mit automatischer Vorspannung für ein elektrophotographisches Kopiergerät der im Oberbegriff des Anspruchs angegebenen Gattung sowie eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Es ist bereits eine Entwicklungseinrichtung für ein elektrophotographisches Kopiergerät vorgeschlagen worden, das eine Gleichstromentladungseinrichtung mit einer. Sprühelektrode sowie eine zur Sprühelektrode benachbart angeordnete leitende Platte aufweist, die über ein Spannung begrenzendes Element mit Erde verbunden ist Die Leitung zwischen der Platte und dem Spannung begrenzenden Element ist mit einer Entwicklungselektrodenanordnung verbunden. Dadurch soll

ίο eine bestimmte Vorspannung erzeugt werden, um unter anderem eine Ablagerung des Toners auf der Entwicklungselektrode durch die mittels der Koronaentladungseinrichtung erhaltene elektromotorische Kraft zu verhindern (Patentanmeldung [amtl. Aktenzeichen] P 25 50 846.7-51).

Weiterhin ist aus der DE-OS 20 41 895 ein Entwicklungsverfahren der angegebenen Gattung bekannt, mit dem insbesondere die auf Restladungen zurückzuführende Schleierbildung vermieden werden soll.

Wie man insbesondere bei Wartungsarbeiten feststellen kann, werden zur Zeit immer mehr Vorlagen mit getöntem Hintergrund mittels eines elektrophotographischen Kopiergerätes reproduziert Eine Vorlage mit getöntem Hintergrund hat jedoch ein Reflektionsvermögen, das geringer ist als das einer Vorlage mit weißem Hintergrund, so daß solche Vorlagen sehr empfindlich in bezug auf eine Verschmierung des Hintergrund« der fertigen Kopie sind. Um eine solche Verschmierung des Hintergrundes bei einem elektrophotographischen Kopiergerät zu verhindern, müssen entweder der Belichtungswert oder die an eine Gegenelektrode angelegte Vorspannung eingestellt werden. In dem zuerst erwähnten Fall ist es für den Benutzer des Kopiergerätes mühsam und auch sehr zeitraubend, den Belichtungswert in Abhängigkeit von der jeweiligen Vorlage einzustellen. Zur Bestimmung der automatisch ermittelten Vorspannung wird das Potential des elektrostatischen, latenten Ladungsbildes des Aufzeichnungsträgers festgestellt und dann eine von diesem Potential abhängende Vorspannung an die Gegenelektrode angelegt. Die dazu erforderlichen Einrichtungen haben jedoch einen komplizierten Aufbau, so daß sie relativ hohe Herstellungskosten verursachen. Außerdem sind sie sehr störanfällig, so daß sich hohe Wartungskosten ergeben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Entwicklungsverfahren der angegebenen Gattung bzw. eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen, mit dem bzw. der die Verschmierung bzw. Verschmutzung des Hintergrundes mit einfachen konstruktiven Maßnahmen sicher und vollständig verhindert werden kann.

Bei einem Entwicklungsverfahren der angegebenen Gattung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei einer Einrichtung der angegebenen Gattung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere auf folgender Funktionsweise: Die Elektrode wird in geringem Abstand von der Umfangsfläche der, im allgemeinen walzenförmigen, photoleitfähigen Schicht gehalten, die das elektrostatische Ladungsbild trägt. Der Entwickler hat in der Praxis immer eine gewisse Leitfähigkeit und wird in den Raum zwischen der photoleitfähigen Schicht und der Elektrode eingeführt, um das eletrostatische Ladungsbild zu

entwickeln. Während dieser Entwicklung des Ladungsbildes fließt ein kleiner Gleichstrom zwischen der Elektrode und der photoleitfähigen Schicht durch den mit dem Entwickler gefüllten Raum, so daß sich eine bestimmte, von der Leitfähigkeit des Entwicklers s abhängende Beziehung zwischen den Potentialen auf der photoleitfähigen Schicht und der Elektrode einstellt Dadurch wird verhindert, daß der Hintergrund der hergestellten Kopie verschmiert wird.

Die hierzu verwendete Einrichtung kann also durch konstruktiv äußerst einfache Maßnahmen eine Verschmierung des Hintergrundes vollständig und sicher vermeiden. Weiterhin mußte bisher bei der Massenproduktion von elektrophotographischen Kopiergeräten die von den Lichtquellen für die Belichtung abgegebene is Lichtmenge jeweils einzeln justiert werden, das heißt, für jedes einzelne Gerät mußte die Einstellung der Lichtimmission vorgenommen werden. Bei einem elektrophotographischen Kopiergerät mit der hier erläuterten Einrichtung ist eine solche Einstellung nicht mehr erforderlich. Außerdem muß nun der Benutzer des Gerätes die Belichtung nicht mehr in Abhängigkeit von der jeweils vorhandenen Vorlage einstellen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines elektrophotographischen Kopiergerätes, bei dem die Einrichtung nach der Erfindung verwendet wird,

F i g. 2 eine Darstellung zur Funktionsweise dieser Einrichtung,

F i g. 3 die Kennlinien von zwei Stromquellen, die bei einem solchen Entwicklungsverfahren eingesetzt werden,

F i g. 4 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 2, in der die Änderung der Kennlinie dargestellt ist, wenn die in F i g. 3 dargestellten Stromquellen eingesetzt werden,

Fig.5 eine Seitenansicht einer Modifikation des in F i g. 1 dargestellten elektrophotographischen Kopiergerätes, bei dem eine Ladeeinrichtung als Stromquelle verwendet wird.

In Fig. 1 ist ein elektrophotographisches Kopiergerät, bei dem das hier beschriebene Entwicklungsverfahren eingesetzt wird, njr schematisch dargestellt, da der Aufbau eines solchen Gerätes bekannt ist und keine direkte Beziehung zur Erfindung hat. Dieses Kopiergerät weist folgende wesentliche Einzelteile auf: Eine photoleitfähige Schicht 1 in Form einer Walze; eine Aufladeeinrichtung 2; ein optisches Belichtungssystem 3; eine Entwicklungseinrichtung 4; eine Quetschrolle 5; eine Übertragungseinrichtung 6; eine Reinigungsrolle 7 sowie ein Reinigungsblatt bzw. eine -einrichtung 8. Eine Konstantstromquelle 9 und eine Zenerdiode 10 sind parallel geschaltet und mit einer schalenförmigen bzw. konkav gewölbten Entwicklungsplatte verbunden, wie nachstehend noch beschrieben wird.

Ein Kopiervorgang wird auf folgende Weise durchgeführt: Wenn sich die photoleitfähige Schicht 1 in der durch einen Pfeil angegebenen Richtung zu drehen beginnt, findet eine Entladung von einer Gleichstrom-Koronaentladungselektrode 21 statt, welche in der Aufladungseinrichtung 2 angeordnet ist, wodurch die Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 1 gleichförmig aufgeladen wird. Um die Beschreibung zu vereinfachen, soll angenommen werden, daß die photoleitfähige Schicht Selen enthält. In diesem Fall wird ihre Oberfläche mit positiver Polarität aufgeladen. Die Trommeloberfläche wird dann bildmäßig über das optische System 3 belichtet, so daß auf ihr ein elektrostatisches, latentes Bild entsteht und anschließend mittels der Entwicklungseinrichtung 4 in ein sichtbares Bild umgewandelt wird.

Die Entwicklungseinrichtung 4 weist einen Behälter 41, welcher eine bestimmte Menge Entwickler enthält, sowie ein schalenförmige bzw. konkav gewölbte Entwicklungsplatte 42 auf, welche der Trommeloberfläche angepaßt ist und in geringem Abstand von dieser angeordnet ist; ferner ist eine nicht dargestellte Pumpe vorgesehen, welche den Entwickler von dem Behälter 41 in den Raum zwischen der Trommeloberfläche und der schalenförmigen Platte 42 fördert Wenn der Zwischenraum mit dem Entwickler gefüllt ist, erfahren die negativ geladenen Tonerpartikel in dem Entwickler unter der Einwirkung des durch das elektrostatische, latente Bild ausgebildeten, elektrischen Feldes, eine Elektrophorese in der Grundflüssigkeit der Entwicklerlösung und werden zu dem latenten Bild hin gezogen, wodurch dieses in ein sichtbares Bild umgewandelt wird.

Die schalenförmige Platte 42 weist zumindest auf der der Schicht 1 zugewandten Seite eine leitende Oberfläche auf und ist, abgesehen von ihrer Verbindung mit einer Konstantstromquelle, bezüglich der übrigen Teile isoliert, bildet also eine erdfreie Gegenelektrode. Im Anschluß an den Entwicklungsvorgang wird überschüssiger Entwickler von der Trommel mittels der Quetschrolle 5 entfernt die in sehr geringem Abstand von der Trommeloberfläche angeordnet ist und sich in derselben Richtung wie die Trommel 1 mit einer Umlaufgeschwindigkeit dreht, welche von der Umlaufgeschwindigkeit der Trommel 1 abhängt. Ein Kopieblatt 5 wird so in den Zwischenraum zwischen der Schicht 1 und einer Übertragungsladeeinrichtung 61 in der Übertragungseinrichtung 6 eingeführt, daß es sich über dem sichtbaren Bild auf der Trommel befindet, wodurch das sichtbare Bild von der Trommeloberfläche auf das Kopieblatt 5 übertragen wird, indem von der Aufladungseinrichtung 61 eine Koronaentladung positiver Polarität an die Rückseite des Kopieblattes angelegt wird. Das Kopieblatt S mit dem übertragenen, sichtbaren Bild wird anschließend von der Trommeloberfläche getrennt und nach einer etwa erforderlichen Behandlung aus dm Gerät ausgetragen. Auf der Trommeloberfläche verbliebene.· Resttoner wird mittels der Reinigungs-Rolle 7 und der -Einrichtung 8 gereinigt, während etwa auf der Trommeloberfläche zurückgebliebene Ladungen mittels einer Wechselstrom-Koronaentladung von einer in der Aufladungseinrichtung 2 untergebrachten Elektrode 22 aus entfernt werden.

Nun soll angenommen werden, daß die Vorlage einen hell- bzw. lichtblauen Hintergrund aufweist; um die Beschreibung zu vereinfachen, soll davon ausgegangen werden, daß sich kein Bild auf der Vorlage befindet. In diesem Fall ist das Oberflächenpotential der Schicht 1 nach der Belichtung ein gleichförmiges Hintergrundpotential, welches mit Vs bezeichnet wird. Wenn die belichtete Oberfläche der Schicht der schalenförmigen bzw. konkav gewölbten Entwicklungselektrode 42 gegenüberliegt, wird durch Influenz an der Entwicklungselektrode ein Oberflächenpotential Kf induziert, welches proportional dem Potential Vj ist. Jedoch ist der Proportionalitätskoeffizient keiner als eins und wird durch die Form, das Material und die Lage der schalenförmigen Platte 42 bestimmt. Wenn das Oberflächenpotential der schalenförmigen Platte 42 nur aufgrund der Wirkung der erdfreien Gegenelektrode

erzeugt wird, ist es kleiner als das Hintergrundpotential Vs der Trommel, so daß in der Entwicklungsstation die Tonerpartikel einer elektrostatischen Kraft ausgesetzt sind, welche zu der Schichtoberfläche hin ausgerichtet ist. Folglich wird Torer zu der Schichtoberfläche hin angezogen, so daß sich die eingangs erwähnte Verschleierung bzw. Verschmutzung des Hintergrundes ergibt.

Diese Anlagerung von Toner an der Schicht soll in dneni solchen Fall verhindert werden. Der Wert bzw. die Größe des Potentials Vs hängt offensichtlich .'on dem optischen Schwärzungsgrad und der unterschiedlichen Hintergrundfärbung der Vorlage ab. Das aufgrund der Wirkung der Gegenelektrode induzierte Vorspannungspotentia! Ve auf der Oberfläche der schalenförmigen Entwicklungsplatte 42 ändert sich entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Kurve oder Kennlinie 2-1. Hierbei ist das Anlegen des Vorspannungspotentials Ve an der schalenförmigen Platte 42 von Interesse, wenn es gleich dem Potential Vs gehalten ist. In diesem Fall besteht kein elektrisches Feld zwischen der Schicht 1 und der Platte 42, das eine Bewegung des Toners in irgendeiner Richtung zur Folge haben würde, so daß es, abgesehen von der durch eine natürliche Adhäsion hervorgerufenen Anziehung bzw. Anlagerung, zu keiner Analgerung vor. Toner an der Schichtoberfläche kommen kann. Mit anderen Worten kommt es in dem Bereich über der in '.-' i g. 2 dargestellten Linie 2-2 zu keiner Verschmierung oder Verschmutzung des Hintergrundes.

Nun soll der schalenförmigen Entwicklungsplatte 42 ein schwacher Gleichstrom von der Konstantstromquelle 9 eingeprägt werden. Die an der Platte 42 durch einen derartigen Stromfluß hervorgerufene Potentialdifferenz addiert sich zu dem durch Influenz an der Gegenelektrode induzierten Vorspannungspotential. Wenn der elektrische Widerstand, welcher durch die Entwicklerlösung in diesem Raum gebildet wird und im wesentlichen konstant bleibt, mit r und die Größe des schwachen Gleichstroms, welcher der schalenförmigen Platte 42 von der Quelle 9 eingeprägt wird, mit AI bezeichnet werden, dann befindet sich die schalenförmige Platte 42 auf einem Potential, welches um A V= r AI höher ist als das Hintergrundpotential Vsder Trommel.

Wenn sich das Oberflächenpotential V_s der Schicht 1 ändert, dann kann das Oberflächenpotential V_E der Platte 42 durch die in F i g. 2 wiedergegebene Kurve 2-3 dargestellt werden, da der Wert Δ V im wesentlichen konstant bleibt. Dies bedeutet, daß eine Verschmierung oder Beschmutzung des Hintergrundes vollständig verhindert wird. Wenn die Vorlage einen Bildbereich aufweist, ist das Potential, welches an der Entwicklungsplatte 42 aufgrund des Gegenelektrodeneffektes induziert wird, proportional zu dem Durchschnittpotential des latenten Bildes; infolgedessen gilt die vorstehende Erläuterung auch dann, wenn das Hintergrundpotential Vs durch das durchschnittliche Potential des latenten Bildes ersetzt wird. Das Potential der Entwicklungsplatte 42 wird wieder auf einem Potential gehalten, welches unabhängig von dem Oberflächenpotential der Schicht 1 um den Wert Δ Vhöher als das Durchschnittspotential V₅ des latenten Bildes ist; auf diese Weise wird die Hintergrundverschmierung oder -beschmutzung vollständig beseitigt.

Hierbei sollte jedoch berücksichtigt werden, daß der Strom, welcher der erdfreien Gegenelektrode oder der schalenförmigen Entwicklungsplatte 42 eingeprägt wird, ein schwacher Strom sein muß. Wenn der Stromfluß erhöht wird, wird die Entwicklungswirkung durch einen solchen Stromfluß beeinflußt. Da zusätzlich eine Zunahme des Stromflusses zu einer Erhöhung des Wertes von AV führt, hat die Vorspannung einen nachteiligen Einfluß, indem sie den optischen Schwärzungsgrad des aufgebrachten sichtbaren Bildes vermindert. Der vorstehend als schwacher Strom bezeichnete Strom sollte deshalb kleiner als 20 Mikroampere sein.
Wenn die Vorlage einen großen dunklen bzw.

ίο schwarzen Bildbereich aufweist, hat der eingeprägte ichwa«-he Strom die automatische Erzeugung einer Vorspannung zur Folge, wodurch unbeabsichtigt der optische Schwärzungsgrad des Bildes beeinträchtigt bzw. gemindert wird. Die parallel zu der Konstantstromquelle S geschaltete Zencrdiodc 10 dient daher auch da7u, einen derartigen nachteiligen Einfluß zu verhindern. Insbesondere wenn der dunkle bzw. schwarze Bildbereich auf der Vorlage zunimmt bzw. größer ist, wodurch das Durchschnittspotential Vs des latenten Bildes über einen vorgegebenen Wert Vb ansteigt, wird der schwache Strom von der Stromquelle durch die Zenerdiode überbrückt bzw. nebengeschlossen, so daß auf diese Weise verhindert ist, daß die Entwicklungsplatte 42 ein übermäßig hohes Potential annimmt.

In der vorstehenden Beschreibung ist der schwache Strom, welcher der erdfreien Gegenelektrode eingeprägt wird, als konstant beschrieben und festgesetzt worden; aus praktichen Gesichtspunkten braucht er jedoch nicht konstant zu sein. Die Stromquelle kann beispielsweise eine Strom-Spannungskennlinie aufweisen, wie sie in Fig.3 dargestellt ist. Wenn eine Stromquelle verwendet wird, welche die durch die Kurve 3-1 in F i g. 3 dargestellte Stromspannungskennlinie hat, wird die Beziehung zwischen dem Potential Vf der erdfreien Gegenelektrode und dem Durchschnittspotential Vs des latenten Bildes auf der Schicht durch die in Fig.4 dargestellte Kurve 4-1 wiedergegeben. Bei einer Stromquelle, welche die durch die Kurve 3-2 in Fig. 2 wiedergegebene Kennlinie hat, wird diese Beziehung durch die Kurve 4-2 in F i g. 4 wiedergegeben. In jedem dieser Fälle kommt es zu einer Verschmierung oder Beschmutzung des Hintergrundes, wenn die Durchschnittsspannung Vs den Wert Vs₂ oder Vb3 überschreitet. Infolgedessen können die Stromquellen, welche die in F i g. 3 wiedergegebenen Kennlinien haben, in der Praxis verwendet werden, wenn das Durchschnittspotential des latenten Bildes Vs unter dem Wert Vs₂oder Vs₃liegt.

so In F i g. 5 ist der Aufbau einer Aufladungseinrichtung 2 dargestellt. Hierbei ist im einzelnen eine Wechselstromquelle Ea mit der Wechselstrom-Koronaentladungselektrode 22 verbunden, während eine Gleichstromquelle £omit der Gleichstrom-Koronaentladungselektrode 21 verbunden ist. Eine leitende Platte Pi ist hinter der Elektrode 21 und ein Gitter G zwischen der Platte P\ und der Elektrode 21 angeordnet. In ähnlicher Weise ist eine leitende Platte P₂ hinter der Elektrode 22 angeordnet Die Kathode einer Diode D ist mit der leitenden Platte P₂ und ihre Anode mit einem Kondensator Q verbunden, zu welchem ein Varistor B\ parallel geschaltet bzw. als Nebenfluß angeordnet ist, dessen andere Elektrode mit Erde verbunden ist

Die Diode D richtet den Wechselstrom gleich, welcher von der Elektrode 2 zu der Platte P₂ fließt; es ergibt sich eine Konstantspannung in der Größenordnung von —500 V an der Verbindung zwischen der Diode und dem Kondensator, welche an das Gitter G

angelegt wird. Die auf diese Weise gebildete Stromquelle hat eine Strom-Spannungskennlinie, welche der in F i g. 3 dargestellten Kurve «xier Kennlinie 3 ähnelt; der Strom, welcher der schalenförmigen Entwicklungsplatte 42 eingeprägt wird, beträgt etwa 0,5 μΑ. Es wurde dann eine Reihe von Vorlagen mit einem unterschiedliche Färbungen aufweisenden Hintergrund kopien, wobei sich herausgestellt hat, daß eine den Erwartungen entsprechende Kopie, die vollständig frei von verschmutztem oder verschmiertem Hintergrund war, erhalten wurde, ohne daß eine Einstellung des Belichtungswertes erforderlich war.

Selbstverständlich ist die Koronaentladungseinrichtung, weiche als Stromquelle für die schalenförmige Entwicklungsplatte verwendet wird, nicht auf eine Einrichtung beschränkt, welche die Schichtoberfläche lädt, sondern es kann auch eine Übertragungsentladungseinrichtung oder eine Reinigungsaufladungseinrichtung sein. Eine Steuerspannung kann unmittelbar von einer Gleichstromquelle aus an das Gitter G angelegt werden, oder sie kann auch in Reihe mit einem Widerstand oder einer Zenerdiods mit einem entsprechenden Schwellenwert geschaltet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Entwicklungsverfahren mit automatischer Vorspannung für ein elektrophotographisches Kopiergerät mit einem Aufzeichnungsträger mit einer photoleitfähigen Schicht, welche auf einem leitenden Träger ausgebildet ist und ein elektrostatisches Ladungsbild trägt, mit einer Entwicklungselektrode, welche in geringem Abstand von der Außenfläche der Schicht angeordnet ist, so daß an ihr durch Influenz ein Potential induziert wird, das dem durchschnittlichen Oberflächenpotential auf der Schicht proportional ist, und mit einer Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Entwicklers mit nicht verschwindender Leitfähigkeit in den Spaltraum zwischen der Schicht und der Entwicklungselektrode, um so das latente Bild auf der Schicht zu entwickeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwicklungselektrode (42) ein über den mit Entwickler ausgefüllten Spaltraum abfließender Konstantstrom eingeprägt wird, wodurch sich dem induzierten Potential an der Elektrode (42) der Betrag des Spannungsabfalls des abfließenden Konstantstroms überlagert.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Konstantstromquelle (9) zur Aufprägung eines über den mit Entwickler ausgefüllten Spaltraum abfließenden Gleichstroms auf die Entwicklungselektrode (42), wodurch sich dem induzierten Potential an der Elektrode (42) der Betrag des Spannungsabfalls des abfließenden Gleichstroms überlagert.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle (9) einen begrenzten Innenwiderstand zur Verringerung des Gleichstroms aufweist, wenn der Absolutwert des induzierten Potentials an der Entwicklungselektrode (42) ansteigt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine der Konstantstromquelle (9) parallelgeschaltete, zwischen der Entwicklungselektrode (42) und Erde liegende Spannungsbegrenzerschaltung, die das Potential an der Entwicklungselektrode (42) unter einem vorher bestimmten Wert hält.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsbegrenzerschaltung eine Zenerdiode (10) ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das Kopiergerät eine Gleichstromentladungseinrichtung mit einer Sprühelektrode und eine zur Sprühelektrode benachbart angeordnete leitende Platte, die mit der Entwicklungselektrode sowie über ein spannungsbegrenzendes Element mit Erde verbunden ist, aufweist, gekennzeichnet durch ein zwischen der Sprühelektrode (21) und der Platte (P₁) angeordnetes und mit einer Steuerspannungsquelie verbundenes Gitter (G).