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Dokumentenidentifikation DE60034208T2 20.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001113343
Titel Bilderzeugungsgerät
Anmelder Canon K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Watanabe, Yasunari, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Adachi, Motoki, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Uyama, Masao, Ohta-ku, Tokyo, JP
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Aktenzeichen 60034208
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.12.2000
EP-Aktenzeichen 001286483
EP-Offenlegungsdatum 04.07.2001
EP date of grant 04.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse G03G 21/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G03G 15/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bilderzeugungsgerät, wie beispielsweise eine Kopiervorrichtung und einen Drucker, die bzw. der ein elektrographisches, elektrostatisches oder ähnliches Aufzeichnungssystem verwendet.

Herkömmlich weist ein Bilderzeugungsgerät vom Übertragungstyp, wie beispielsweise eine Kopiervorrichtung, ein Drucker, ein Faksimile oder dergleichen, das eine elektrophotographisches Aufzeichnungssystem vom Übertragungstyp verwendet: ein photoempfindliches Element als ein Bildtrageelement, das im Allgemeinen in der Form einer drehbaren Trommel ist, eine Ladevorrichtung (Ladevorgang) zur einheitlichen Ladung des photoempfindlichen Elements auf eine vorbestimmte Polarität und einen Potentialpegel, eine Belichtungsvorrichtung (Belichtungsvorgang) als eine Informationsschreibeinrichtung, zum Erzeugen eines latenten elektrostatischen Bilds auf dem einheitlich geladenen photoempfindlichen Element, einer Entwicklungsvorrichtung (Entwicklungsvorgang) zur Entwicklung eines auf dem photoempfindlichen Element erzeugten latenten elektrostatischen Bilds in ein Tonerbild oder ein sichtbares Bild mit der Verwendung von Toner, d.h. Entwickler, einer Übertragungsvorrichtung (Übertragungsvorgang) zur Übertragung des Tonerbilds von der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel auf ein Übertragungsmedium, wie beispielsweise Papier, einer Reinigungsvorrichtung (Reinigungsvorgang) zur Reinigung der Oberfläche des photoempfindlichen Elements durch Entfernung des, jedoch nur in einer kleinen Menge, auf der photoempfindlichen Trommel verbleibenden Toners nach dem Übertragungsvorgang, einer Fixiervorrichtung (Fixiervorgang) zur Fixierung des Tonerbilds auf dem Übertragungsmedium und dergleichen. Das photoempfindliche Element wird wiederholt elektrophotographischen Vorgängen (Lade-, Belichtungs-, Entwickelungs-, Übertragungs- und Reinigungsvorgängen) unterzogen, um ein Bild zu erzeugen.

Der Toner, der nach dem Übertragungsvorgang auf dem photoempfindlichen Element verbleibt, wird von der Oberfläche des photoempfindlichen Elements durch die Reinigungsvorrichtung entfernt. Der entfernte Toner wird durch die Reinigungsvorrichtung gesammelt und verbleibt als Abfalltoner innerhalb der Reinigungsvorrichtung. Vom Standpunkt des Umweltschutzes, wirkungsvoller Nutzung natürlicher Ressourcen und dergleichen ist es wünschenswert, dass ein derartiger Abfalltoner nicht erzeugt wird.

Somit wurde ein Bilderzeugungsgerät erfunden, in dem ein sogenannter Abfalltoner, d.h. der Toner, der in der Reinigungsvorrichtung nach dem Übertragungsvorgang zurück gewonnen wird, zur die Entwicklungsvorrichtung zurückgeführt wird, um wieder verwendet zu werden.

Es wurde auch eine reinigerfreie Art von Bilderzeugungsgerät erfunden, mit anderen Worten, ein Bilderzeugungsgerät, bei dem die Reinigungsvorrichtung fehlt, und in dem der auf dem photoempfindlichen Element nach dem Übertragungsvorgang verbleibende Toner in der Entwicklungsvorrichtung während des Entwicklungsvorgangs entfernt wird, um wieder verwendet zu werden.

Genauer, der auf dem photoempfindlichen Element nach dem Übertragungsvorgang verbleibende Toner oder Übertragungs-Resttoner wird unberührt auf dem photoempfindlichen Element gelassen und den folgenden Bilderzeugungsvorgängen unterzogen. Somit wird das photoempfindliche Element mit dem Übertragungs-Resttoner geladen und belichtet, um ein elektrostatisches Bild zu erzeugen. Dann wird der Übertragungs-Resttoner, d.h. der Toner, der auf dem photoempfindlichen Element über die Bereiche (Nicht-Bild-Teile) vorhanden ist, die nicht mit Toner zu entwickeln sind, in der Entwicklungsvorrichtung durch eine Nebelentfernungsvorspannung (Differenz-Vback im Potentialniveau zwischen der an die Entwicklungsvorrichtung angelegten Gleichspannung und der Oberflächenspannung auf der Oberfläche des photoempfindlichen Elements) in dem Vorgang wieder gewonnen, in dem das latente elektrostatische Bild entwickelt wird. Gemäß diesem Verfahren wird der Übertragungs-Resttoner in der Entwicklungsvorrichtung wieder gewonnen und verwendet, um das latente elektrostatische Bild während der folgenden Drehung des Bildtrageelements zu entwickeln. Daher wird kein Toner verschwendet, wodurch die Menge von lästiger Instandhaltungsarbeit verringert wird. Zusätzlich ist es bei einer Verringerung der Bilderzeugungsgröße vorteilhaft reinigerlos zu sein.

  • a) Ein reinigerloses Bilderzeugungsgerät, wie beispielsweise das vorstehend beschriebene, d.h. ein Bilderzeugungsgerät, in dem die auf dem photoempfindlichen Element nach dem Übertragungsvorgang verbleibenden Tonerpartikel entfernt und in der Entwicklungsvorrichtung durch die Nebelentfernungsvorspannung wieder gewonnen werden, wenn das latente Bild auf dem photoempfindlichen Element durch die Entwicklungsvorrichtung entwickelt wird, besitzt sein eigenes Problem. Das heißt, wenn eine Ladevorrichtung vom Kontaktierungstyp, die die Oberfläche des photoempfindlichen Elements lädt, indem sie in Kontakt mit der Oberfläche des photoempfindlichen Elements kommt, als die Ladevorrichtung für ein derartiges reinigerloses Bilderzeugungsgerät verwendet wird, haften einige der Übertragungs-Resttonerpartikel, insbesondere diese, deren Polarität sich gegenüber ihrer normalen Polarität umgekehrt hat, an der Ladevorrichtung vom Kontaktierungstyp, wobei sie sie auf ein unakzeptables Niveau kontaminieren, wenn die Übertragungs-Resttonerpartikel die Ladestation, d.h. den Kontakt-Walzenspalt zwischen dem photoempfindlichen Element und der Ladevorrichtung vom Kontaktierungstyp passieren. Dies ergibt eine nicht zufrieden stellende Ladung des photoempfindlichen Elements.

Genauer, Toner als Entwickler enthält gemischt Tonerpartikel, deren Polarität gegenüber ihrer normalen Polarität umgekehrt wurde, jedoch nur um eine kleine Menge. Weiterhin ist die Polarität einiger der Tonerpartikel mit normaler Polarität umgekehrt oder ihr Potentialniveau ist durch Übertragungsvorspannung, Trennungsentladung und dergleichen verringert.

Mit anderen Worten, der Übertragungs-Resttoner ist eine Mischung aus Tonerpartikeln mit der normalen Polarität, Tonerpartikeln mit der umgekehrten Polarität und Tonerpartikeln mit niedrigem Potentialniveau. Somit sind die Tonerpartikel mit der umgekehrten Polarität und die Tonerpartikel mit niedrigem Potentialniveau bleiben an der Ladevorrichtung vom Kontaktierungstyp haften, wenn sie die Ladestation, d.h. den Kontakt-Walzenspalt zwischen dem photoempfindlichen Element und der Ladevorrichtung vom Kontaktierungstyp passieren.

  • b) Um die Übertragungs-Resttonerpartikel auf dem photoempfindlichen Element durch die Entwicklungsvorrichtung zu entfernen und zurück zu gewinnen, wenn das latente Bild durch die Entwicklungsvorrichtung entwickelt wird, ist es notwendig, dass die Polarität der Übertragungs-Resttonerpartikel auf dem photoempfindlichen Element, die durch die Ladestation zu der Entwicklungsstation getragen werden, normal und ihr Potential auch auf einem Niveau ist, das nicht für die Entwicklung des latenten elektrostatischen Bilds auf dem photoempfindlichen Element hinderlich ist. Die Übertragungs-Resttonerpartikel mit der umgekehrten Polarität und die Tonerpartikel mit ungeeignetem Potentialniveau können nicht vom photoempfindlichen Element entfernt werden und können auch nicht durch die Entwicklungsvorrichtung wieder gewonnen werden, was zu einem nicht zufriedenstellenden Bild führt.
  • c) Die Haftung der Übertragungs-Resttonerpartikel auf der Ladevorrichtung vom Kontakttyp, die in Paragraph a) beschrieben wurde, kann durch Laden des Übertragungs-Resttoners, der die Mischung der Tonerpartikel mit der normalen Polarität, von Tonerpartikeln mit der umgekehrten Polarität und den Tonerpartikeln mit einen nicht ausreichenden Potentialpegel ist, auf ein hohes Potentialniveau der normalen Polarität verhindert werden, so dass die Polaritäten der Übertragungs-Resttonerpartikel einheitlich normal werden.

Nach einem Laden durch eine Einrichtung zur Steuerung des Potentialniveaus der Übertragungs-Resttonerpartikel, um ihre Haftung an der Ladevorrichtung vom Kontakttyp zu verhindert, ist jedoch der Potentialpegel der Übertragungs-Resttonerpartikel höher als ein Potentialpegel, der für die Entwicklung des latenten elektrostatischen Bilds auf der photoleitfähigen Trommel nicht hinderlich ist, was es für sie schwierig macht, durch die Entwicklungsvorrichtung bei der Verarbeitung, bei der das latente elektrostatische Bild durch die Entwicklungsvorrichtung entwickelt wird, entfernt und wieder gewonnen zu werden. In dieser Situation überlappen die auf der photoempfindlichen Trommel verbleibenden Tonerpartikel mit dem während der folgenden Bilderzeugungsdrehung der photoempfindlichen Trommel gebildeten Bildteil und als ein Ergebnis wird ein nicht zufriedenstellendes Bild hergestellt.

Mit der Diversifikation von Nutzererfordernissen, die in den letzten Jahren auftraten, wurde es notwendig, fortwährend Bilder mit einer hohen Druckauflösung zu drucken, beispielsweise photographische Bilder, ebenso wie Farbbilder zu erzeugen, die eine Entwicklung einer Mehrzahl von Bildern in Schichten auf der photoempfindlichen Trommel erfordern. Da die Menge von Übertragungs-Resttoner, die diese Vorgänge pro Umdrehung des photoempfindlichen Elements erzeugen, viel größer als die vor der vorstehend erwähnten Diversifikation erzeugte ist, wird das vorstehend beschriebene Problem erschwert.

Die US 5,940,661 offenbart eine Bilderzeugungsvorrichtung bzw. ein Bilderzeugungsgerät gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsgerät zu schaffen, in dem die Übertragungs-Resttonerpartikel nicht auf dem Ladeelement haften.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsgerät zu schaffen, in dem die Übertragungs-Resttonerpartikel durch die Entwicklungseinrichtung wiedergewonnen werden können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Aufgaben durch ein Bilderzeugungsgerät gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Entwicklungen werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung offensichtlicher werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

1 ist eine schematische Darstellung, die die allgemeine Struktur des Bilderzeugungsgeräts in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

2 ist eine schematische Darstellung, die die flächigen Strukturen der photoempfindlichen Trommel und einer Laderolle in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Menge der an die Tonerladungsmengesteuereinrichtung angelegten Ladung und der sich ergebenden Menge der elektrischen Ladung des Übertragungs-Resttoners zeigt.

4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Menge der durch den Übertragungs-Resttoner gehaltenen elektrischen Ladung und der Menge des Toners, der an der Laderolle haftet.

5 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Menge der durch den Toner gehaltenen elektrischen Ladung, nachdem der Toner die Laderolle passiert, und dem an die Laderolle angelegten Spannungsniveau Vpp.

6 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Messung der Menge von triboelektrischer Ladung.

7 ist eine schematische Darstellung, die die allgemeine Struktur des Bilderzeugungsgeräts im dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.

Ausführungsbeispiel 1

Zuerst wird in diesem Ausführungsbeispiel das Bilderzeugungsgerät (Bildaufzeichnungsgerät) beschrieben werden.

1 ist eine schematische Darstellung, die die allgemeine Struktur eines der Bilderzeugungsgeräte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Bilderzeugungsgerät in diesem Ausführungsbeispiel ist ein Laserstrahldrucker, der einen elektrophotographischen Vorgang vom Übertragungstyp, ein Ladeverfahren vom Kontakttyp, ein Entwicklungsverfahren vom Umkehrtyp und ein reinigerloses Reinigungsverfahren verwendet. Die Größe des größten Papiers, das durch dieses Bilderzeugungsgerät bewältigt werden kann, ist A3.

(1) Allgemeine Struktur eines Druckers a) Bildtrageelement

Eine Bezugszahl 1 bezeichnet ein elektrophotographisches photoempfindliches Element in der Form einer drehbaren Trommel (die nachfolgend als eine photoempfindliche Trommel bezeichnet werden kann). Diese photoempfindliche Trommel 1 ist ein negativ ladbares, organisches, photoleitfähiges Element (OPC). Sie besitzt einen Durchmesser von 50 mm und wird in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, die durch eine Pfeilmarke angezeigt ist, um ihre Mittelachse, durch die sie unterstützt wird, mit einer Prozessgeschwindigkeit von 100 mm/s rotationsangetrieben.

Gemäß 2, die die flächigen Strukturen der photoempfindlichen Trommel 1 zeigt, weist diese photoempfindliche Trommel 1 einen Aluminiumzylinder 1a (elektrische leitfähiges Basis- bzw. Grundelement) und drei Schichten auf: eine Grundschicht 1b, eine photoelektrische Ladungserzeugungsschicht 1c und eine Ladungsübertragungsschicht 1d, die auf der Randfläche des Aluminiumzylinders in der aufgeführten Reihenfolge aufgebracht sind. Die Grundschicht 1b ist auf der Randfläche des Aluminiumzylinders 1a aufgebracht, um die Befestigung der oberen Schichten auf dem Aluminiumzylinder zu verbessern.

b) Ladeeinrichtung

Mit einer Bezugszahl 2 ist ein Ladegerät (Einrichtung) vom Kontakttyp wie eine Ladeeinrichtung zur einheitlichen Ladung der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 bezeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist es eine Laderolle 2 (Ladeeinrichtung vom Rollentyp).

Diese Laderolle 2 ist durch ein nichtveranschaulichtes Paar von Lagern rotationsunterstützt, die die Längsendteile des metallischen Kerns 2a unterstützen, und wird in Kontakt mit der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 mittels einer vorbestimmten Menge von durch ein Paar von Druckfedern 2e erzeugten Drucks gehalten. Sie wird durch die Drehung der photoempfindlichen Trommel 1 gedreht. Der zwischen der photoempfindlichen Trommel 1 und der Laderolle 2 durch Drücken der Laderolle 2 auf die photoempfindliche Trommel 1 gebildete Spalt bildet eine Ladestation a (Ladespalt).

Die Randfläche der photoempfindlichen Drehtrommel 1 wird auf eine vorbestimmte Polarität geladen und ein Potentialpegel als eine Ladevorspannung, der vorbestimmte Bedingungen erfüllt, wird an den metallischen Kern 2a der Laderolle 2 angelegt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die an die Laderolle 2 angelegte Ladevorspannung eine. oszillierende zusammengesetzte Spannung, die aus einer Gleichspannung (Vdc) und einer Wechselspannung (Vac) zusammengesetzt ist.

Genauer, die Gleichspannung beträgt –500 V und die Wechselspannung besitzt eine Frequenz von 1.000 Hz, 1.400 V Spitzenspannung und einen sinusförmigen Signalverlauf. Beim Anlegen dieser oszillierenden zusammengesetzten Spannung wird die Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 einheitlich auf –500 V geladen (dunkler Bereich-Potentialniveau Vd).

Die Laderolle 2 ist 320 mm lang und weist einen metallischen Kern 2a (Unterstützungselement) und drei Schichten auf: eine untere Schicht 2b, eine Zwischenschicht 2c und eine Oberflächenschicht 2d, die in Schichten auf der Randfläche des metallischen Kerns 2a in dieser Reihenfolge angeordnet sind, wie in 2 gezeigt, die schematisch die flächige Struktur der Laderolle 2 zeigt. Die untere Schicht 2b ist eine Schicht aus geschäumtem Schwamm zur Verringerung der Ladegeräusche und die Zwischenschicht 2c ist eine elektrisch leitfähige Schicht zum Vereinheitlichen des elektrischen Gesamtwiderstands der Laderolle 2. Die Oberflächenschicht 2d ist eine Schutzschicht zur Verhinderung eines elektrischen Leckens, auch, wenn es Defekte gibt, wie beispielsweise Stiftlöcher auf der photoempfindlichen Trommel 1.

Genauer, die Beschreibung der Laderolle 2 in diesem Ausführungsbeispiel ist, wie folgt:

Metallischer Kern 2a: runde Edelstahl-Stange mit einem Durchmesser von 6 mm

Untere Schicht 2b: Geschäumter EPDM, innerhalb dessen Kohlenstoffpartikel verteilt sind; besitzt ein spezifisches Gewicht von 0,5/cm2, einen Volumenwiderstand von 102-109 &OHgr;cm, eine Dicke von 3,0 mm und eine Länge von 320 mm

Zwischenschicht 2c: NBR, innerhalb dessen Kohlenstoffpartikel verteilt sind und der einen Volumenwiderstand von 102-105 &OHgr;cm und eine Dicke von 700 µm besitzt

Oberflächenschicht 2d: TOREGIN-Harz, d.h. ein Fluorverbindung innerhalb der Zinnoxidpartikel und Kohlenstoffpartikel verteilt sind und die einen Volumenwiderstand von 107-1010 &OHgr;cm, eine Oberflächenrauhigkeit von 1,5 µm (10 Punkte in JIS mittlerer Oberflächenrauhigkeit Ra) und eine Dicke von 10 µm aufweist.

In 2 steht ein Referenzcode 2f für ein Laderollereinigungselement, das in diesem Ausführungsbeispiel ein Teil einer flexiblen Reinigungsschicht ist. Diese Reinigungsschicht 2f ist parallel zur Längsrichtung der Laderolle 2 angeordnet, die durch eines ihrer längeren Enden an einem Trageelement 2g befestigt ist, das sich um einen vorbestimmten Abstand hin- und herbewegt. Die Seite der freien Kante der Reinigungsschicht 2f ist in Kontakt mit der Laderolle 2 angeordnet, so dass ein Kontaktspalt gebildet ist. Wenn das Unterstützungselement 2g durch einen Antriebsmotor des Druckers durch ein Zahnradpaar veranlasst wird, sich um einen vorbestimmten Abstand in seiner Längsrichtung hin- und her zu bewegen, wird die Oberflächenschicht 2d der Laderolle 2 durch die Reinigungsschicht 2d gerieben. Als ein Ergebnis werden die verunreinigende Substanzen (mikroskopische Tonerpartikel, Zusatzpartikel und dergleichen), die an der Oberflächenschicht 2d der Laderolle 2 haften, entfernt.

c) Informationsschreibeeinrichtung

Eine Bezugszahl 3 bezeichnet eine Belichtungsvorrichtung als eine Einrichtung zum Schreiben der Informationen zum Bilden eines latenten elektrostatischen Bilds auf der Randfläche der geladenen Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist es ein Laserstrahlscanner bzw. eine Laserstrahlabtasteinrichtung, die einen Halbleiterlaser verwendet. Sie projiziert einen Abtastlaserstrahl L (Bildschreibestrahl), der mit Bilderzeugungssignalen moduliert ist, die von einer nicht gezeigten Host- bzw. Leitvorrichtung, wie beispielsweise einem Bildlesegerät, zu dem Drucker gesendet werden. auf eine Belichtungsposition b. An der Belichtungsposition b wird die einheitlich geladene Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 diesem Abtastlaserstrahl L ausgesetzt. Als ein Ergebnis verringert sich das Potentialniveau der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 an den dem Laserstrahl L ausgesetzten Punkten. Demzufolge wird ein latentes elektrostatisches Bild entsprechend den auf die geladene Randfläche der photoempfindlichen Trommel geschriebenen Bilderzeugungsinformationen fortwährend von dem führenden Ende auf der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 gebildet.

d) Entwicklungseinrichtung

Eine Bezugszahl 4 bezeichnet ein Entwicklungsgerät (Entwicklungseinrichtung) wie eine Entwicklungseinrichtung zur Entwicklung des latenten elektrostatischen Bilds auf der photoempfindlichen Trommel 1 in ein sichtbares Bilds durch Zufuhr von Entwickler (Toner) zum latenten elektrostatischen Bild auf der photoempfindlichen Trommel 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist es ein Entwicklungsgerät vom Umkehrtyp, das ein Entwicklungsverfahren auf der Grundlage einer Zwei-Komponenten-Magnetbürste verwendet.

Mit einem Bezugscode 4a und 4b sind ein Entwicklungseinrichtungsbehälter bzw. eine nichtmagnetische Entwicklungshülse bezeichnet. Die Entwicklungshülse 4b ist drehbar durch den Entwicklungseinrichtungsbehälter 4a derart unterstützt, dass die Randfläche der Entwicklungshülse 4 teilweise dem Entwicklungseinrichtungsbehälter 4a ausgesetzt ist. Ein Bezugscode 4c bezeichnet eine magnetische Rolle, die durch die Entwicklungshülse 4b gesetzt ist und nicht drehbar darin befestigt ist, 4d einen Entwicklerbeschichtungslamelle, 4e ein in dem Entwicklungseinrichtungsbehälter 4a enthaltener Zwei-Komponenten-Entwickler, 4f ein im oberen Teil des Entwicklungseinrichtungsbehälters 4a angeordnetes Entwicklermischelement und ein Bezugscode 4g bezeichnet einen Tonertrichter, in den eine Tonerzufuhr gehalten wird.

Der Zwei-Komponenten-Entwickler 4e innerhalb des Entwicklungseinrichtungsbehälters 4a ist eine Mischung eines Toner- und Magnetträgers und wird durch das Entwicklermischelement 4f gemischt. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der elektrische Widerstand des Magnetträgers ungefähr 1013 &OHgr;cm und sein Partikeldurchmesser beträgt ungefähr 40 µm. Der Toner ist triboelektrisch auf die negative Polarität durch Reiben gegen den Magnetträger geladen.

Die Entwicklungshülse 4b ist benachbart zur photoempfindlichen Trommel 1 parallel zur photoempfindlichen Trommel 1 angeordnet, so dass der kürzeste Abstand (S-DSpalt) zwischen den beiden 350 µm wird. Dieser Teil, in dem der Abstand zwischen der Entwicklungshülse 4b und der photoempfindlichen Trommel 1 der kleinste ist, bildet eine Entwicklungsstation c. Die Entwicklungshülse 4b ist drehbar angesteuert, so dass die Drehrichtung der Randfläche der Entwicklungshülse 4b in der Entwicklungsstation c entgegengesetzt zur Richtung wird, in die sich die Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 in der Entwicklungsstation c bewegt. Ein bestimmter Teil des Zwei-Komponenten-Entwicklers 4e innerhalb des Entwicklungseinrichtungsbehälters 4a haftet an der Randfläche der Entwicklungshülse 4b, wobei sie dort in der Form einer Magnetbürste gehalten wird, durch die Magnetkraft der Magnetrolle 4c innerhalb der Entwicklungshülse 4b und wird vorwärts geführt, während er in eine dünnere Schicht einer vorbestimmten Dicke durch die Entwicklerbeschichtungslamelle 4d gebildet wird, wenn die Entwicklungshülse 4b drehbar angetrieben wird. Wenn der Entwickler 4e die Entwicklungsstation c erreicht, kommt er in Kontakt mit der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 und reibt auf eine korrekte Weise an der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1. An die Entwicklungshülse 4b wird eine vorbestimmte Entwicklungsvorspannung von einer Energiequelle S2 angelegt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die an die Entwicklungshülse 4b angelegte Entwicklungsvorspannung eine oszillierende zusammengesetzte Spannung, zusammengesetzt aus einer Gleichspannung (Vdc) und einer Wechselspannung (Vac). Genauer:

  • Gleichspannung: –350 V
  • Wechselspannung: 1.600 V

Der Toner innerhalb des Entwicklers, der in einer dünnen Schicht auf die Randfläche der drehenden Entwicklungshülse 4b aufgebracht ist und zur Entwicklungsstation c zugeführt ist, haftet an den ausgewählten Punkten, entsprechend dem latenten elektrostatischen Bild auf der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 durch das durch die Entwicklungsvorspannung erzeugte elektrische Feld. Als ein Ergebnis wird das latente elektrostatische Bild als ein Tonerbild entwickelt. In diesem Ausführungsbeispiel haftet der Toner an den belichteten Punkten (Lichtpunkten) auf der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1; mit anderen Worten, das latente elektrostatische Bild wird umgekehrt entwickelt.

Die Menge der elektrischen Ladung, die den Toner nach einer Übertragung auf die photoempfindliche Trommel 1 hält, beträgt –25 µC/g.

Nach einem Passieren der Entwicklungsstation c kehrt die dünne Schicht des Entwicklers auf der Entwicklungshülse 4b zum Entwicklerbehälter innerhalb des Entwicklungseinrichtungsbehälters zurück, wenn die Entwicklungshülse 4b gedreht wird.

Um die Tonerdichte innerhalb des Zwei-Komponenten-Entwicklers 4e innerhalb des Entwicklungseinrichtungsbehälters 4a innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu behalten, wird die Tonerdichte innerhalb des Zwei-Komponenten-Entwicklers 4e innerhalb des Entwicklungseinrichtungsbehälters 4a beispielsweise durch einen nicht gezeigten optischen Tonerdichtesensor erfasst, und der Tonertrichter 4g wird angesteuert, während er ansprechend auf die durch den Sensor erfassten Informationen gesteuert wird, so dass der Toner innerhalb des Tonertrichters zum Zwei-Komponenten-Entwickler 4e innerhalb des Entwicklungseinrichtungsbehälters 4a hinzugefügt wird. Nach dem Hinzufügen zum Zwei-Komponenten-Entwickler 4e wird der Toner durch das Mischelement 4f gemischt.

e) Übertragungseinrichtung und Fixiereinrichtung

Eine Bezugszahl 5 bezeichnet ein Übertragungsgerät, das in diesem Ausführungsbeispiel eine Übertragungsrolle ist. Diese Übertragungsrolle 5 wird mit dem Anbringen einer vorbestimmten Menge von Druck in Kontakt mit der photoempfindlichen Trommel 1 gehalten, wodurch ein Druckspalt, d.h. eine Übertragungsstation d gebildet wird. Zu dieser Übertragungsstation d wird ein Blatt eines Übertragungsmediums P (Blatt eines Übertragungsmediums oder Aufzeichnungsmediums, auf das ein Bild zu übertragen ist) von einem nicht veranschaulichten Blattzuführmechanismus mit einem vorbestimmten gesteuerten Zeitablauf zugeführt.

Nach einer Zufuhr zur Übertragungsstation d passiert das Transfermedium P zwischen der photoempfindlichen Trommel 1 und der Übertragungsrolle 5, wobei es zwischen sie gequetscht ist. Während das Übertragungsmedium P sie passiert wird eine Übertragungsvorspannung von einer Energiequelle S3 an die Übertragungsrolle 5 angelegt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Polarität der Übertragungsvorspannung positiv, was entgegengesetzt zur Polarität ist, auf die der Toner normalerweise geladen wird, d.h. negative Polarität, und das Potentialniveau beträgt +2 kV. Als ein Ergebnis wird das Tonerbild auf der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 elektrostatisch auf die Oberfläche des Übertragungsmediums P übertragen, wobei fortwährend vom führenden Ende begonnen wird, wenn das Übertragungsmedium P durch die Übertragungsstation d zugeführt wird, wobei des zwischen die Übertragungsrolle 5 und die photoempfindlichen Trommel 1 gequetscht ist.

Nach einem Empfang des Tonerbilds, während die Übertragungsstation d passiert wird, wird das Übertragungsmedium P von der Randfläche der rotierenden photoempfindlichen Trommel 1 getrennt, wobei mit dem führenden Ende begonnen wird, und wird zu einem Fixiergerät 6 zugeführt (beispielsweise einem Fixiergerät von der Art einer thermischen Rolle), in dem das Tonerbild auf dem Übertragungsmedium P fixiert wird. Danach wird das Übertragungsmedium P als ein Druck oder eine Kopie ausgegeben.

(2) Reinigerloses System und Steuerung einer Tonerladung

Der Drucker in diesem Ausführungsbeispiel ist reinigerlos. Mit anderen Worten, er ist nicht mit einem Reinigungsgerät ausgestattet, das dazu bestimmt ist, eine kleine Menge von Tonerpartikeln zu entfernen, die auf der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 nach der Übertragung des Tonerbilds auf das Übertragungsmedium P verbleiben. Somit werden die auf der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 nach der Übertragung des Tonerbilds verbleibenden Tonerpartikel zur Entwicklungsstation c durch die Ladestation a und die Belichtungsstation b transportiert, wenn die photoempfindliche Trommel 1 gedreht wird. In der Entwicklungsstation c werden die Übertragungs-Resttonerpartikel durch das Entwicklungsgerät 4 in dem Vorgang wieder gewonnen, in dem das latente elektrostatische Bild auf der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 durch das Entwicklungsgerät 4 entwickelt wird (reinigerloses System).

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Entwicklungshülse 4b des Entwicklungsgeräts 4 gedreht, so dass sich ihre Randfläche in der Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 in der Entwicklungsstation c bewegt. Ein Drehen der Entwicklungshülse 4b in dieser Richtung ist bei einem Wiedergewinnen der Übertragungs-Resttonerpartikel auf der photoempfindlichen Trommel 1 vorteilhaft.

Da die Übertragungs-Resttonerpartikel auf der photoempfindlichen Trommel 1 durch die Belichtungsstation b getragen werden, wird die geladene Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 durch die Übertragungs-Resttonerpartikel belichtet. Da die Menge der Übertragungs-Resttonerpartikel klein ist, werden die Auswirkungen ihrer Anwesenheit nicht sehr groß.

Wie vorstehend beschrieben, ist der Übertragungs-Resttoner jedoch eine Mischung der normal geladenen Tonerpartikel, umgekehrt geladener Tonerpartikel und von Tonerpartikeln mit einer nicht ausreichenden Lademenge. Unter diesen Tonerpartikeln haften die umgekehrt geladenen Tonerpartikel und die Tonerpartikel mit einer nicht ausreichenden Lademenge an der Laderolle 2, wenn sie die Ladestation a passieren. Wenn die Laderolle 2 durch diese Tonerpartikel über ein bestimmtes Niveau hinaus verunreinigt ist, kann sie die photoempfindliche Trommel 1 nicht richtig laden.

Weiterhin ist es, um die Übertragungs-Resttonerpartikel auf der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 durch das Entwicklungsgerät 4 wirkungsvoll in dem Vorgang zu entfernen, in dem das latente elektrostatische Bild auf der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 durch das Entwicklungsgerät 4 entwickelt wird, notwendig, dass die Polarität der Übertragungs-Resttonerpartikel auf der photoempfindlichen Trommel 1, die zur Entwicklungsstation c transportiert werden, normal ist, und auch, dass die Menge ihrer Ladung auf einem Niveau ist, das für die Entwicklung des latenten elektrostatischen Bilds auf dem photoempfindlichen Element nicht hinderlich ist. Die Tonerpartikel mit der umgekehrten Polarität und die Tonerpartikel mit einem ungeeigneten Potentialniveau werden nicht von dem photoempfindlichen Element entfernt und werden auch nicht durch das Entwicklungsgerät wiedergewonnen, wodurch ein nicht zufrieden stellendes Bild bewirkt wird.

Somit ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Einrichtung 7 zur Steuerung der Menge elektrischer Ladung des Toners (Entwickler), um die Polaritäten aller Übertragungs-Resttonerpartikel negativ zu machen, was normal ist, auf der abwärts liegenden Seite der Übertragungsstation d und auf der aufwärts liegenden Seite der Ladestation a ausgedrückt durch die Drehrichtung der photoempfindlichen Trommel 1 angeordnet.

In diesem Ausführungsbeispiel ist diese Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 ein Element in der Form einer Bürste mit einer geeigneten Menge elektrischer Leitfähigkeit und ist derart angeordnet, dass ihre Bürstenposition in Kontakt mit der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 bleibt. Sie wird mit negativer Spannung von einer Energiequelle S4 versorgt. Ein Bezugszeichen e bezeichnet eine Schnittstelle zwischen dem Bürstenteil der Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 und der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1. Die Polaritäten aller Übertragungs-Resttonerpartikel auf der photoempfindlichen Trommel 1 werden negativ gemacht, d.h. normal, wenn die die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 passieren.

Das Negativ- oder Normalmachen der Polaritäten aller Übertragungs-Resttonerpartikel erhöht die Spiegelkräfte der Partikel im Hinblick auf die photoempfindliche Trommel 1, wenn die Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 geladen wird, wobei dieser Übertragungs-Resttonerpartikel auf der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 in der Ladestation a, die sich weiter abwärts befindet, anwesend sind. Als ein Ergebnis wird ein Haften der Übertragungs-Resttonerpartikel an der Laderolle 2 verhindert.

Die Menge der für den vorstehend beschriebenen Zweck erforderlichen Ladung der Übertragungs-Resttonerpartikel ist 2,2 mal die Menge der für die Entwicklung des latenten elektrostatischen Bilds durch Toner benötigten Ladung.

3 zeigt die Beziehung zwischen der an die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 angelegten Spannung und der Menge der Tonerladung nach dem Durchgang des Toners durch die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7. Wenn die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 nicht mit Spannung versorgt wird, ist die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners uneinheitlich, da der Übertragungs-Resttoner negativ geladene Tonerpartikel aus Bildbereichen, positiv geladene Tonerpartikel aus Nicht-Bildbereichen und umgekehrt geladene Tonerpartikel, d.h. die Tonerpartikel, deren Polarität aufgrund der zur Bildübertragung angelegten positiven Spannung positiv wurde, enthält, wie vorstehend beschrieben. Im Gegenteil wird, wenn die an die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 angelegte Spannung erhöht wird, die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners erhöht, wenn er die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 passiert. Die Zunahme hält an einem bestimmten Punkt oder Sättigungspunkt an. Die Menge der Ladung des Toners, die in diesem Ausführungsbeispiel an diesem Sättigungspunkt verwendet wurde, betrug –90 µC/g.

4 zeigt die Beziehung zwischen der Ladungsmenge des Übertragungs-Resttoners und der Menge von Übertragungs-Resttoner, der an der Laderolle 2 haftet. In 4 wird die Menge von Übertragungs-Resttoner vor dem Eintritt des Übertragungs-Resttoners in die Ladestation a durch 1 dargestellt. Es ist aus 4 ersichtlich, dass, wenn die Ladungsmenge des Übertragungs-Resttoners erhöht wurde, die Menge des Übertragungs-Resttoners, der an der Laderolle 2 haftet, verringert wird. Während dieses Tests wurden Bilder mit auf die Haftung des Übertragungs-Resttoners an der Laderolle 2 zurückführbaren Defekten erzeugt, wenn die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners nicht mehr als –55 µC/g betrug.

Somit ist es offensichtlich, dass es zur Verhinderung des Haftens des Übertragungs-Resttoners an der Laderolle 2 zur Verhinderung der Erzeugung von Bildern mit auf ungeeignete Ladung zurückführbaren Defekten zwingend erforderlich ist, dass die Ladungsmenge des Übertragungs-Resttoners nicht weniger als 2,2 mal die Menge der Tonerladung für eine latente Bildentwicklung ist.

In diesem Ausführungsbeispiel wurde die an die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 anzulegende Spannung auf –800 V gesetzt und die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners nach seinem Passieren der Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 betrug –70 µC/g.

Als nächstes wird die Wiedergewinnung des Übertragungs-Resttoners in dem Entwicklungsvorgang beschrieben werden.

Das Entwicklungsgerät 4 war wie vorstehend beschrieben und das Bilderzeugungsgerät war von einem reinigerlosen Typ, in dem der Übertragungs-Resttoner durch das Entwicklungsgerät 4 in dem Vorgang entfernt wurde, in dem das latente elektrostatische Bild durch das Entwicklungsgerät 4 entwickelt wird. Wie auch vorstehend beschrieben, betrug die Menge der Ladung des Toners, der auf die photoempfindliche Trommel 1 übertragen wurde, in diesem Ausführungsbeispiel –25 µC/g. In der nachstehenden Tabelle 1 ist die Beziehung zwischen der Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners direkt vor einer Wiedergewinnung durch das Entwicklungsgerät 4 und der Effizienz, mit der der Übertragungs-Resttoner wieder gewonnen wurde, unter der Entwicklungsbedingung in diesem Ausführungsbeispiel gegeben.

Tabelle 1

Es wird gewünscht, dass die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners auf der photoempfindlichen Trommel 1 direkt vor der Wiedergewinnung des Übertragungs-Resttoners durch das Entwicklungsgerät 4 0,5 bis 1,8 mal die Menge der Tonerladung für die Bildentwicklung (–25 µC/g) ist.

Wie vorstehend beschrieben, ist jedoch, wenn der Übertragungsresttoner die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 passiert, um das Haften des Übertragungs-Resttoners an der Laderolle 2 zu verhindern, diese durch die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 negativ geladen; genauer, sie ist auf –70 µC/g geladen. Um diesen Übertragungs-Resttoner mit einer Ladung von –70 µC/g wirkungsvoll durch das Entwicklungsgerät 4 wieder zu gewinnen, muss die Ladung dieses Übertragungs-Resttoners verringert werden. Die Ladung des Übertragungs-Resttoners wird in der Ladestation a verringert. Genauer, wie vorstehend beschrieben, wird die Laderolle 2 mit einer Wechselspannung mit einer Frequenz von 1.000 Hz und einer Spitzenspannung von 1.400 V versorgt, und daher wird die Ladung des Übertragungs-Resttoners durch diese Wechselspannung verringert. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Pegel der an die Laderolle 2 angelegten Wechselspannung und der Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners, nachdem der Übertragungs-Resttoner mit einer Ladung von –70 µC/g die Ladestation a passiert hat, um seine Ladung durch die Wechselspannung zu verringern. Mit anderen Worten, die Menge der Ladung, die der Übertragungs-Resttoner nach seinem Passieren der Ladestation a haben wird, kann durch die Wechselspannung angepasst oder entfernt werden und die Menge der vom Übertragungs-Resttoner zu entfernenden Ladung kann durch Anpassung der Menge der an die Laderolle 2 angelegten Wechselspannung angepasst werden. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die an die Laderolle 2 angelegte Wechselspannung 1.400 V und die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners nach seinem Passieren der Ladestation a betrug –30 µC/g. Im Entwicklungsvorgang werden die Übertragungs-Resttonerpartikel auf der photoempfindlichen Trommel 1 auf den Bereichen, auf die Tonerpartikel vom Entwicklungsgerät 4 nicht zu übertragen sind, durch das Entwicklungsgerät 4 aufgrund des vorstehend beschriebenen Grunds wieder gewonnen.

Mit anderen Worten, die Polaritäten der triboelektrischen Ladungen aller Übertragungs-Resttonerpartikel auf der photoempfindlichen Trommel 1 werden durch die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 negativ gemacht, was normal ist, während die Übertragungs-Resttonerpartikel von der Übertragungsstation d zur Ladestation a transportiert werden. Als ein Ergebnis wird ein Haften der Übertragungs-Resttonerpartikel an der Laderolle 2, während die photoempfindliche Trommel 1 durch die Laderolle 2 auf ein vorbestimmtes Potentialniveau geladen wird, verhindert. Weiterhin wird nach der Ladung des Übertragungs-Resttoners auf die negative Polarität, oder die normale Polarität durch die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners durch die Laderolle 2 angepasst, so dass der Übertragungs-Resttoner durch die an das Entwicklungsgerät 4 angelegte Entwicklungsvorspannung wirkungsvoll in dem Entwicklungsgerät 4 wieder gewonnen werden kann, um das latente elektrostatische Bild auf der photoempfindlichen Trommel 1 zu entwickeln. Mit dieser Anordnung ist es möglich, ein Bilderzeugungsgerät auszubilden, das keine Bilder mit auf ungeeignetes Laden der photoempfindlichen Trommel 1 zurückführbaren Defekten erzeugt, und ist dennoch in der Lage, die Verdienste eines reinigerlosen Systems zu fördern.

Hier wird ein Verfahren zum Messen der Menge von Tonerladung beschrieben werden. Die Menge der triboelektrischen Ladung des Toners kann beispielsweise auf die folgende Weise gemessen werden (Wegblas-Verfahren). 6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Beispiels für ein Messgerät für eine triboelektrische Ladungsmenge. Der Entwickler (Toner allein oder Mischung von Toner und Träger), dessen triboelektrische Ladungsmenge zu messen ist, wird in einem Metallmessbehälter 82 mit einem elektrisch leitfähigen Abschirmboden 83 angeordnet und der Behälter 82 ist mit einem Metalldeckel 84 bedeckt. Dann wird das Gewicht der Gesamtheit des Messbehälters 82 einschließlich seiner Inhalte gemessen. Dieses Gewicht wird durch W1 (g) dargestellt.

Als nächstes wird Toner durch Saugen von Luft durch den Messbehälter 82 und Herausblasen aus der Öffnung 87 unter der Verwendung eines Sauggeräts 81 (zumindest der Teil des Sauggeräts 81, der in Kontakt mit dem Messbehälter 82 ist, ist aus elektrisch isolierenden Material gebildet) für eine ausreichende Zeitdauer (ungefähr eine Minute) mit einem Luftvolumenanpassventil 86, das derart angepasst ist, dass der durch einen Unterdruckmesser 85 angezeigte Druck bei 2.450 Pa bleibt, entfernt. Während dieses Vorgangs wird das durch ein Elektrometer anzeigte Potentialniveau direkt gelesen und der gelesene Wert wird durch V (Volt) dargestellt. Durch eine Bezugszahl 88 ist ein Kondensator bezeichnet und seine Kapazität ist durch C (µF) dargestellt. Nach dem Saugen wird das Gewicht der Gesamtheit des Messbehälters 82 gemessen und das gemessene Gewicht wird durch W2 (g) dargestellt. Dann kann die Menge T der triboelektrischen Ladung des Toners innerhalb des Entwicklers aus der folgenden Gleichung berechnet werden: T (µC/g) = C × V/(W1 – W2).

Die Menge der Tonerladung während der Entwicklung wird durch Anordnen des von der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 während der Entwicklung gesammelten Toners in dem Messbehälter 82 gemessen.

Die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners nach seinem Passieren durch die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 wird durch Anordnen des von der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 nach seinem Passieren der Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 gesammelten Übertragungs-Resttoners in dem Messbehälter 82 gemessen.

Die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners nach seinem Passieren der Ladestation a wird durch Anordnen des von der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 nach seinem Passieren der Ladestation a in dem Messbehälter 82 gesammelten Übertragungsresttoners gemessen.

Ausführungsbeispiel 2

Das Bilderzeugungsgerät (Drucker) in diesem Ausführungsbeispiel ist in der Struktur dasselbe wie das in dem ersten Ausführungsbeispiel.

Die Menge der elektrischen Ladung des Entwicklers (Toners) verändert sich ansprechend auf eine Umgebung und wird auch durch die physikalischen Eigenschaften des Entwicklers beeinflusst. Daher wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit, in der die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners auf der photoempfindlichen Trommel 1 nach der Entwicklung –35 µC/g beträgt, die größer ist als die in dem ersten Ausführungsbeispiel, beschrieben werden.

Die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners sofort nach seinem Passieren der Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 betrug –90 µC/g, wie vorstehend beschrieben. Daher haftete der Übertragungs-Resttoner nicht an der Laderolle 2 in der Ladestation a und somit trat es nicht auf, dass die photoempfindliche Trommel 1 nicht zufriedenstellend geladen wurde.

Andererseits betrug die Menge der Ladung des Übertragungs-Resttoners nach seinem Passieren der Ladestation a –40 µC/g und somit war der Übertragungs-Resttoner zufriedenstellend in dem Entwicklungsgerät 4 wiedergewonnen.

Ausführungsbeispiel 3

7 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 7 werden Komponenten und Teile, die identisch denen in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind, dieselben Bezugscodes wie die in 1 gegeben, so dass eine Wiederholung derselben Beschreibungen weggelassen werden kann.

In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Bilderzeugungsgerät mit einer Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 zur gleichmäßigen Verteilung des Übertragungs-Resttoners (Restentwicklerbild) über die Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 versehen. Diese Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 ist auf einer abwärts liegenden Seite der Übertragungsstation d ausgedrückt durch die Drehrichtung der photoempfindlichen Trommel 1 angeordnet. Das Bilderzeugungsgerät ist auch mit der Toner(Entwickler)ladungsmengesteuereinrichtung 7 zum Negativmachen, d.h. Normalmachen der Polaritäten aller Übertragungs-Resttonerpartikel versehen. Die Übertragungs-Resttonerladungssteuereinrichtung 7 ist auf der abwärts liegenden Seite der Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 und auf der aufwärts liegenden Seite der Ladestation a ausgedrückt durch die Drehrichtung der photoempfindlichen Trommel 1.

Der Übertragungs-Resttoner reflektiert das Muster des während der vorhergehenden Drehung der photoempfindlichen Trommel 1 gebildeten Bilds, insbesondere, wenn die Menge des Übertragungs-Resttoners groß ist. Jedoch ist mit der Ausbildung der Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 der Übertragungs-Resttoner gleichmäßig über die Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 verteilt, mit anderen Worten, das Muster wird verteilt, bevor es die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 nach dem Verlassen der Übertragungsstation d erreicht. Daher tritt es nicht auf, dass sich der Übertragungs-Resttoner auf bestimmten Teilen der Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 konzentriert. Ohne die Konzentration des Übertragungs-Resttoners auf bestimmten Teilen der Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 wird die Gesamtheit des Übertragungs-Resttoners immer zufriedenstellend auf die normale Polarität geladen, wodurch daher ein Haften an der Laderolle 2 verhindert wird. Demzufolge wird ein Geisterbild oder ein zum Übertragungs-Resttonermuster rückverfolgbares Bild nicht erzeugt.

Ausführungsbeispiel 4

Die Struktur des Bilderzeugungsgeräts (Drucker) in diesem Ausführungsbeispiel ist dieselbe wie die im dritten Ausführungsbeispiel.

Die Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 kann mit Gleichspannung versorgt werden. Mit dem Anlegen von Gleichspannung an die Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 wird der Übertragungs-Resttoner zeitweise an die Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 angezogen. Auch in diesem Fall gibt es jedoch eine Grenze für die Menge des Toners, der durch die Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8, wie im vorhergehenden Beispiel, gehalten werden kann. Nachdem die Menge des Übertragungs-Resttoners, der an der Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 angezogen wird, die Kapazität der Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 erreicht, fällt daher der Übertragungs-Resttoner stufenweise von der Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8, haftet an der Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 und wird vorwärts transportiert. Wenn jedoch der Übertragungs-Resttoner von der Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 fällt, ist er gleichmäßig verteilt oder über die Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 verteilt; mit anderen Worten, die Verteilung des Übertragungs-Resttoners wird über die Randfläche der photoempfindlichen Trommel 1 gleichmäßig.

In diesem Ausführungsbeispiel wurde eine Gleichspannung von –300 V an die Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 angelegt.

Zusammenstellungen

  • 1) Obwohl die Übertragungs-Resttoner-Verteileinrichtung 8 und die Tonerladungsmengesteuereinrichtung 7 in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen in der Form eines festen Elements in der Form einer Bürste waren, ist deren Konfiguration optional; sie können in der Form einer Drehbürste, einer elastischen Rolle, eines Elements in der Form eines Blatts oder dergleichen sein.
  • 2) Das Bildtrageelement kann von einer Art sein, die mit einer ladungsinjizierbaren Schicht mit einem Oberflächenwiderstand von 109-1014 &OHgr;cm versehen ist und in die Ladung direkt injiziert werden kann. Auch, wenn ein Bildtrageelement nicht mit einer ladungsinjizierbaren Schicht versehen ist, können Wirkungen ähnlich den vorstehend erwähnten Wirkungen so lange erzielt werden, wie beispielsweise der elektrische Widerstand der Ladungsübertragungsschicht des Bildtrageelements innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs ist. Weiterhin kann das Bildtrageelement ein photoempfindliches Element auf Basis amorphen Siliziums sein, dessen Volumenwiderstand der Oberflächenschicht ungefähr 1013 &OHgr;m beträgt.
  • 3) Das flexible Ladelement vom Kontakttyp kann sich vom vorstehend beschriebenen sowohl in der Form als auch im Material unterscheiden; beispielsweise kann eine Fellbürste, ein Fellteil, ein Gewebeteil oder dergleichen anstelle der Laderolle verwendet werden. Weiterhin können verschiedene Materialien in Kombination verwendet werden, so dass ein flexibles Ladeelement vom Kontakttyp mit höherer Elastizität, elektrischer Leitfähigkeit, Oberflächeneigenschaft und Dauerhaltbarkeit als das in den vorstehenden Ausführungsbeispielen verwendete erhalten werden kann.
  • 4) Der Signalverlauf der Wechselspannung (Wechselspannungskomponente oder Spannung, die sich im Spannungswert periodisch verändert), die an das Ladeelement vom Kontakttyp und das Entwicklungselement angelegt wird, um ein oszillierendes elektrisches Feld zu erzeugen, ist optional; er kann sinusförmig, rechteckig, dreieckig oder dergleichen sein. Er kann in der Form einer Rechteckwelle sein, die durch periodisches Ein- und Ausschalten einer Gleichspannungsenergiequelle gebildet ist.
  • 5) Die Belichtungseinrichtung als eine Einrichtung zum Schreiben der Bildinformationen auf der geladenen Oberfläche der photoempfindlichen Trommel als ein Bildtrageelement kann eine digitale Belichtungseinrichtung sein, die ein Feld von Lichtemittierenden Elementen in einem Festkörper bzw. Halbleiter, wie beispielsweise einem Feld von LEDs, anstelle der Belichtungseinrichtung auf der Grundlage des Abtastlaserstrahls in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen verwendet. Es kann auch eine analoge Belichtungseinrichtung sein, die eine Halogenlampe, eine fluoreszierende Lampe oder dergleichen als eine Einrichtung zur Beleuchtung eines Originals verwendet. Im Wesentlichen ist irgendeine Belichtungseinrichtung annehmbar, solange sie ein latentes elektrostatisches Bild entsprechend den Bilderzeugungsinformationen bilden kann.
  • 6) Das Bildtrageelement kann ein elektrostatisch aufzeichenbares dielektrisches Element oder dergleichen sein. In dem Fall eines elektrostatisch aufzeichenbaren dielektrischen Elements wird es einheitlich geladen und dann wird die Ladung darauf ausgewählt unter der Verwendung einer Ladungsentfernungseinrichtung, wie beispielsweise eines Ladungsentfernungsnadelkopfes, einer Elektronenkanone oder dergleichen entfernt, um ein latentes elektrostatisches Bild entsprechend den Informationen eines beabsichtigten Bilds zu schreiben.
  • 7) Die Auswahl des Verfahrens und der Einrichtung zur Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bilds unter der Verwendung von Toner ist optional. Das Verfahren kann ein umgekehrtes Entwicklungsverfahren oder ein normales Entwicklungsverfahren sein.

Allgemein gesagt, Verfahren zur Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bilds können grob in vier Kategorien aufgeteilt werden: ein Einzelkomponenten-Nichtkontakt-Entwicklungsverfahren, ein Einzelkomponenten-Kontakt-Entwicklungsverfahren, ein Zweikomponenten-Kontakt-Entwicklungsverfahren und ein Zweikomponenten-Nichtkontakt-Entwicklungsverfahren. In einem Einzelkomponenten-Nichtkontakt-Entwicklungsverfahren wird ein nichtmagnetischer Toner auf ein Element in der Form einer Hülse oder dergleichen zum Tragen und Zuführen des Toners unter Verwendung einer Lamelle oder dergleichen beschichtet, während magnetischer Toner auf ein Element zum Tragen und Zuführen des Toners unter Verwendung von Magnetkraft beschichtet wird. In der Entwicklungsstation wird der Toner von dem Entwicklertrageelement zu einem photoempfindlichen Element übertragen, um das latente elektrostatische Bild auf dem photoempfindlichen Element ohne Kontakt zwischen der Tonerschicht auf dem Entwicklertrageelement und dem photoempfindlichen Element zu entwickeln. In einem Einzelkomponenten-Kontakt-Entwicklungsverfahren ist die Schicht des auf ein Element zum Tragen und Zuführen von Entwickler beschichteten Toners, wie vorstehend beschrieben, in Kontakt mit einem Bildtrageelement angeordnet, um das latente elektrostatische Element auf dem Bildtrageelement zu entwickeln. In einem Zweikomponenten-Kontakt-Entwicklungsverfahren wird Entwickler (Zweikomponenten-Entwickler), der eine Mischung aus Toner und magnetischem Träger ist, in einer Schicht auf einem Element zum Tragen und Zuführen von Entwickler getragen und zugeführt unter der Verwendung von Magnetkraft und die Schicht des Zweikomponenten-Entwicklers ist in Kontakt mit dem Bildtragelement angeordnet, um das latente elektrostatische Bild auf dem Bildtrageelement zu entwickeln. In einem Zweikomponenten-Nichtkontakt-Entwicklungsverfahren wird der vorstehend beschriebene Zweikomponenten-Entwickler auf das Bildtrageelement ohne Kontakt zwischen der Schicht des Zweikomponenten-Entwicklers und dem Bildtrageelement übertragen.

  • 8) Die Auswahl der Übertragungseinrichtung ist nicht auf die Übertragungseinrichtung in den vorstehenden Ausführungsbeispielen, die eine Übertragungsrolle ist, beschränkt; eine Übertragungseinrichtung kann in der Form einer Lamelle, eines Bands oder dergleichen sein. Weiterhin kann ein Verfahren zum Anlegen einer Übertragungsvorspannung vom Kontakttyp sein, oder ein Nichtkontakt-Typ, der eine Ladeeinrichtung vom Koronatyp verwendet.
  • 9) Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf ein monochromes Bilderzeugungsgerät anwendbar, sondern auch auf ein Bilderzeugungsgerät zum Bilden eines Mehrfarbbilds und eines Vollfarbbilds durch einen Mehrschichtübertragungsvorgang oder dergleichen unter Verwendung eines Zwischenübertragungselements, wie beispielsweise einer Übertragungstrommel, eines Übertragungsbands oder dergleichen.

Wie vorstehend beschrieben, ist es erfindungsgemäß möglich, ein reinigerloses Bilderzeugungsgerät auszubilden, in dem Übertragungs-Resttoner, d.h. der auf dem Bildtrageelement nach einem Übertragungsvorgang verbleibende Entwickler von dem Bildtrageelement entfernt wird, und wird durch ein Entwicklungsgerät in dem Vorgang wiedergewonnen, in dem das latente elektrostatische Bild auf dem Bildtrageelement durch das Entwicklungsgerät entwickelt wird, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Übertragungs-Resttoner daran gehindert wird, an der Ladeeinrichtung zu haften, und wird wirkungsvoll durch die Entwicklungseinrichtung wiedergewonnen, so dass nicht zufriedenstellende Ladung des Bildtrageelements und die Erzeugung eines fehlerhaften Bilds nicht auftritt. Mit anderen Worten, es ist möglich, ein reinigerloses Bilderzeugungsgerät auszubilden, das die Vorzüge eines reinigerlosen Systems erhöht.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die hier offenbarten Strukturen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die dargelegten Einzelheiten beschränkt, und diese Anmeldung soll derartige Modifikationen oder Veränderungen abdecken, die innerhalb des Zwecks der Verbesserungen oder des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche auftreten können.


Anspruch[de]
Bilderzeugungsgerät mit:

– einem Bildtrageelement (1) zum Tragen eines elektrostatischen Bilds,

– einer Entwicklungseinrichtung (4) zur Entwicklung des elektrostatischen Bilds auf dem Bildtrageelement mit elektrisch auf eine vorbestimmte Polarität geladenem Toner,

– einer Übertragungseinrichtung (3) zur Übertragung des Tonerbilds von dem Bildtrageelement auf ein Übertragungsmaterial (P),

– einer Tonerladeeinrichtung (7) zur elektrischen Ladung auf dem Bildtrageelement verbleibenden Resttoners auf dieselbe Polarität wie die vorbestimmte Polarität,

– einer Bildtrageelementladeeinrichtung (2) zur Kontaktierung mit dem den durch die Tonerladeeinrichtung geladenen Toner tragenden Bildtrageelement, um das Bildtrageelement auf dieselbe Polarität wie die vorbestimmte Polarität zu laden,

wobei die Entwicklungseinrichtung (4) den auf dem Bildtrageelement (1) verbleibenden Resttoner sammelt,

dadurch gekennzeichnet, dass

– die Tonerladeeinrichtung ausgebildet ist, den Toner auf eine Lademenge zu laden, die nicht weniger als 2,2 mal der während des Entwicklungsvorgangs ist,

– die Bildtrageelementladeeinrichtung wirkungsvoll ist, eine Lademenge des Resttoners, der die Tonerladeeinrichtung passiert hat, auf 0,5 bis 1,8 mal der während des Entwicklungsvorgangs zu verringern.
Gerät nach Anspruch 1, weiterhin mit einer elektrostatischen Bilderzeugungseinrichtung (3) zur Erzeugung des elektrostatischen Bilds auf dem durch die Bildtrageelementladeeinrichtung (2) elektrisch geladenen Bildtrageelement (1). Gerät nach Anspruch 1, wobei die Bildtrageelementladeeinrichtung (2) eine Kontaktladeeinrichtung und eine Spannungsquelle (S1) zum Anlegen einer oszillierenden Spannung an das Kontaktladeelement enthält. Gerät nach Anspruch 1, weiterhin mit einem Streuelement (8) zum Streuen des Resttonerbilds, wobei das Streuelement im Hinblick auf eine Bewegungsrichtung des Bildtrageelements (1) der Übertragungseinrichtung (5) nachgeordnet und der Tonerladeeinrichtung (7) vorgeordnet ist.






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