DE19730729B4

DE19730729B4 - Farbbilderzeugungsgerät und zugehöriges Farbbilderzeugungsverfahren

Info

Publication number: DE19730729B4
Application number: DE19730729A
Authority: DE
Inventors: Masayasu Hitashinaka Anzai; Yoshihiro Hitashinaka Gunji; Kozi Hitashinaka Kato; Shin-ichi Hitashinaka Nishino; Nobuyoshi Hitashinaka Hoshi; Teruaki Hitashinaka Mitsuya
Original assignee: Hitachi Printing Solutions Inc
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: US5869214A; JPH1039687A; DE19730729A1; JP3780388B2

Abstract

Farbbilderzeugungsgerät, umfassend:
a1) eine Erzeugungsvorrichtung (3, 7) für ein latentes Bild zur Ausbildung eines latenten elektrostatischen Bildes, welches zumindest drei Pegel (?5, ?4, ?3) des elektrischen Potentials aufweist, auf einem Fotorezeptorkörper (2);
a2) wobei das latente Bild in mindestens einem ersten Abschnitt (48) ein erstes elektrisches Potential (Vo1), in mindestens einem zweiten Abschnitt (49) ein zweites elektrisches Potential (Vk1) und in mindestens einem dritten Abschnitt außerhalb des ersten bzw. zweiten Abschnittes (48, 49) ein Hintergrundpotential (Vh1) aufweist, wobei das erste Potential (Vo1) höher als das Hintergrundpotential (Vh1) und das zweite Potential (Vk1) niedriger als das Hintergrundpotential (Vh1) ist;
b1) eine Entwicklungsvorrichtung (12, 14) zum Entwickeln des ersten bzw. zweiten Abschnitts des latenten Bildes mit einem ersten bzw. zweiten verschiedenfarbigen Toner, dessen Polarität sich von jener des ersten bzw. zweiten Abschnitts des latenten Bildes unterscheidet, um zumindest ein zweifarbiges Tonerbild (48, 49) zu erzeugen;
b2) wobei die Entwicklungsvorrichtung (12, 14) eine erste Entwicklungsrolle (12) zur Anbringung des ersten Toners an den ersten Abschnitt (Vol) und eine zweite Entwicklungsrolle (14) zur Rnbringung des zweiten Toners an den zweiten Abschnitt (Vk1) umfasst und wobei an die erste bzw. zweite Entwicklungsrolle (12) eine erste bzw. zweite Vorspannung (Vb1;Vb2) zum Aufbringen des entsprechenden Toners an den ersten bzw. zweiten Abschnitt angelegt wird, die größer bzw. kleiner als das Hintergrundpotential (Vh1) ist;
c) eine Randbild-Erfassungsvorrichtung zum Feststellen, ob der erste oder zweite Toner in einem Übergangsbereich (54) zwischen dem zweiten und dem dritten Abschnitt bzw. dem ersten und dem dritten Abschnitt anhaftet, mit:
– einer Oberflächenspannungs-Messeinrichtung (10) zum Messen der Oberflächenspannung (Vhn) in dem dritten Abschnitt auf dem Fotorezeptorkörper (2);
– einer Vergleichseinrichtung (11) zum Vergleichen der gemessenen Oberflächenspannung (Vhn) mit einem vorgegebenen Spannungsdifferenzwert (ΔVhm), bei dem der erste oder zweite Toner in einem Übergangsbereich (54) zwischen dem zweiten und dem dritten Abschnitt bzw, dem ersten und dem dritten Abschnitt anhaftet; und d) eine Steuervorrichtung zum Steuern des Beginns der Farbbilderzeugung auf dem Aufzeichnungsblatt, wenn die Randbild-Erfassungsvorrichtung als Ergebnis des Vergleichs feststellt, dass die gemessene Oberflächenspannung (Vhn) kleiner als der vorgegebene Spannungsdifferenzwert (ΔVhm) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Farbbilderzeugungsgerät, das zur Ausbildung eines Farbtonbildes auf einem Aufzeichnungsmedium, beispielsweise einem Papierblatt, durch ein elektrofotografisches Verfahren oder ein elektrostatisches Aufzeichnungsverfahren dient.

In DE 43 16 287 A1 ist eine Tonerbild-Ausbildungsvorrichtung beschrieben, bei der ein Tonerbild einer ersten Seite auf einem Fotorezeptor erzeugt und auf ein dielektrisches Band übertragen wird. Ein Tonerbild einer zweiten Seite wird auf dem Fotorezeptor ebenso gebildet. Anschließend werden die beiden Tonerbilder gleichzeitig auf beide Seiten eines Druckpapiers übertragen und dort durch ein paar Heizrollen fixiert.

Herkömmlicherweise wird somit ein elektrofotografisches Verfahren oder ein elektrostatisches Aufzeichnungsverfahren eingesetzt, durch welche ein zweifarbiges oder mehrfarbiges Bild gedruckt werden kann, wenn ein latentes elektrisches Ladungsbild mit mehreren Ladungswerten auf einem fotoleitfähigen Fotorezeptor oder einem dielektrischen Körper erzeugt wird, und das so erzeugte latente Bild auf ein Papierblatt unter Verwendung mehrerer Toner mit unterschiedlichen Farben gedruckt wird. Derartige Verfahren sind in der japanischen Veröffentlichung eines geprüften Patents Nr. 6-36110, den japanischen Veröffentlichungen ungeprüfter Patente Nr. 55-83070 und 57-147655, und in den US-Patentschriften Nr. 4 078 929, 4 984 021 und 5 061 696 beschrieben.

Bei den herkömmlichen Bilderzeugungsverfahren besteht allerdings in Abhängigkeit vom Bilderzeugungsmuster die Möglichkeit, dass ein Bild, welches kein ursprünglich auszubildendes Bild darstellt, entwickelt wird. Daher ist es schwierig, den normalen Bilderzeugungsbetrieb über einen langen Zeitraum durchzuführen. Um die voranstehenden Schwierigkeiten zu überwinden ist es erforderlich, ein tatsächliches Bild zu drucken, um den Zustand der Ausbildung eines Bildes zu bestätigen. Aus diesem Grund werden Aufzeichnungspapier und Toner verschwendet, und ist darüber hinaus ein langer Zeitraum für die Ausbildung eines normalen Bildes erforderlich.

Das technische Problem der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Farbbild-Erzeugungsgeräts, bei dem nur die aufzuzeichnende Information durch das Bilderzeugungsgerät gedruckt wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dieses technische Problem durch ein Farbbild-Erzeugungsgerät mit dem Merkmal des Patentanspruchs 1 bzw. 4 gelöst.

Demnach wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung weder Aufzeichnungspapier noch Toner verschwendet. Unnötige Arbeit während eins Druckvorgangs wird vollständig vermieden. Zudem ermöglichen die Bilderzeugungsgeräte gemäß der vorliegenden Erfindung die Bestimmung eines Aufzeichnungszustands, bei dem kein Randbild erzeugt wird, das sich von der Information unterscheidet, die ursprünglich aufgezeichnet werden soll. Ein normaler Druckbetrieb kann über einen langen Zeitraum fortgesetzt werden. Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, ein gedrucktes Bild dadurch zu überprüfen, dass ein Druck tatsächlich stattfindet. Eine Verschwendung von Blättern bzw. Aufzeichnungspapier von Toner wird vermieden, und bei Beginn eines normalen Druckbetriebs wird Zeit gespart.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

1 eine Darstellung des generellen Aufbaus des Bilderzeugungsabschnitts eines Zweifarbbilderzeugungsgerätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2A bis 2C schematische Darstellungen des Pegels der elektrischen Ladung des latenten elektrischen Ladungsbildes mit mehreren Werten;

3 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Intensität von Laserstrahlen und der Oberflächenspannung eines Fotorezeptors;

4 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Treiberstrom eines Halbleiterlasers und der Leistung ausgestrahlter Laserstrahlen;

5A bis 5E Darstellungen eines Modells für die Beziehung zwischen dem aufzuzeichnenden Originalbild, dem Signalstrom, der Leistung ausgesandter Laserstrahlen, der Verteilung der elektrischen Ladungen des latenten Bildes und der Verteilung des elektrischen Feldes des latenten Bildes;

6A bis 6C Darstellungen zur Erläuterung der Umstände eines Randbildes, welches bei dem Druckvorgang erzeugt wird;

7 eine Darstellung eines weiteren Beispiels für die Schwankungen einer Spannung im Hintergrund;

8 ein Diagramm mit einer Darstellung eines Beispiels für die Ladeeigenschaften eines einschichtigen organischen fotoleitenden Fotorezeptors mit positiver Polarität;

9 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Hintergrundspannung und der Randbilddichte in einem Fall, in welchem ein magnetischer Entwickler aus zwei Bestandteilen verwendet wird;

10 eine Darstellung der Beziehung zwischen der elektrischen Ladung des Toners und der Randbilddichte in einem Fall, in welchem ein magnetischer Entwickler aus zwei Bestandteilen verwendet wird;

11 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem dynamischen elektrischen Widerstand des Entwicklers und der Randbilddichte, sowie der Beziehung zwischen dem dynamischen elektrischen Widerstand des Entwicklers und der Anzahl anhaftender Trägerteilchen in einem Fall, in welchem ein magnetischer Entwickler mit zwei Bestandteilen verwendet wird;

12 eine schematische Darstellung des Zustands, in welchem ein optische Abtastung auf dem Fotorezeptor durch Laserstrahlen durchgeführt wird;

13 eine schematische Darstellung einer Änderung der Lichtmenge eines Aufzeichnungsignals zum Zeitpunkt t bei dem optischen Abtastvorgang;

14 eine schematische Darstellung einer verformten Signalform der Laserquelle;

15 ein Blockschaltbild mit einer Darstellung einer bevorzugten Steuerschaltung zum Steuern der von dem Laser ausgesandten Leistung;

16 ein Zeitablaufdiagramm jedes der in 15 gezeigten Signale;

17A bis 17D schematische Darstellungen einzelner Potentialverläufe und Treiberstromverläufe, die im Rahmen des Anfangsbetriebs gemäß der Erfindung verwendet werden können;

18 eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Vorgehensweise bei dem Vorgang des Anfangsbetriebs gemäß der vorliegenden Erfindung;

19 eine Darstellung des generellen Aufbaus des Bilderzeugungsabschnitts des Farbbilderzeugungsgeräts gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Entwickler mit zwei Bestandteilen als Entwicklungssystem zum Entwickeln eines latenten Bilds mit drei elektrischen Pegeln verwendet wird;

20 ein Schaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Messung eines dynamischen elektrischen Widerstands eines magnetischen Entwicklers aus zwei Bestandteilen, sowie zur Erläuterung eines Verfahrens zum Messen der elektrischen Ladung von Toner;

21 eine Darstellung des generellen Aufbaus des Bilderzeugungsabschnitts des Bilderzeugungsgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher eine Fotorezeptortrommel aus amorphem Silizium verwendet wird; und

22 eine Darstellung des generellen Aufbaus des Bilderzeugungsabschnitts des Bilderzeugungsgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein unmagnetischer Entwickler mit einem Bestandteil verwendet wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die voranstehend geschilderten Probleme folgendermaßen gelöst werden. Wie voranstehend angegeben, weist die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Beurteilung auf, dass ein Randbild, welches sich von der Information unterscheidet, die ursprünglich aufgezeichnet werden soll, nicht in dem Aufnahmezustand erzeugt wird. Die vorliegende Erfindung umfaßt einen Anfangsbetriebsvorgang, bei welchem die Bilderzeugungsbewegung eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen durchgeführt wird, ohne ein Tonerbild auf den zweiten Aufzeichnungskörper zu übertragen. Wenn der Druckvorgang entsprechend dem Ergebnis der Beurteilung begonnen wird, die bei dem Vorgang durchgeführt wird, so ist es möglich, die Erzeugung eines Randbildes bei dem Vorgang der Ausbildung eines Farbbildes zu verhindern, so dass kein Randbild aufgezeichnet wird.
Diese Operationen werden nachstehend noch genauer erläutert. Vor der Durchführung eines Druckvorgangs werden Bilderzeugungsvorgänge mit Ausnahme des Übertragungsvorgangs auf das Aufzeichnungspapier, also die Vorgänge der Ausbildung des latenten Bildes, der Entwicklung und der Reinigung, wiederholt durchgeführt. Bei einem Bilderzeugungsgerät, in welchem ein Blatt aus Aufzeichnungspapier, welches den zweiten Aufzeichnungskörper darstellt, zu einem Übertragungsabschnitt durch ein dielektrisches Band befördert wird, wird zu diesem Zeitpunkt das dielektrische Band von dem Fotorezeptor zurückgezogen, der den ersten Aufzeichnungskörper darstellt.
In diesem Fall ist die Information, die ursprünglich aufgezeichnet werden soll, ein Aufzeichnungszustand, in welchem ein unterschiedliches Randbild nicht erzeugt wird. Dies wird dadurch beurteilt, dass die Fotorezeptorspannung und/oder die Menge an anhaftendem Toner gemessen wird.
In diesem Fall wird die Messung der Fotorezeptorspannung so durchgeführt, dass Schwankungen des elektrischen Potentials auf der Oberfläche des Hintergrundes des Fotorezeptors direkt durch einen Sensor für das elektrische Potential gemessen werden. Die Messung der Menge an anhaftendem Toner wird so durchgeführt, dass die Menge an anhaftendem Toner in dem Hintergrund des Fotorezeptors durch einen optischen Tonersensor oder durch einen Sensor zur Messung der elektrischen Ladung des Toners gemessen wird. In diesem Zusammenhang kann die Messung der Menge an anhaftendem Toner als indirekte Messung der Schwankungen des elektrischen Oberflächenpotentials im Hintergrund des Fotorezeptors angesehen werden, so dass die Messung der Menge an Toner dazu dient, die Menge an Toner zu messen, die durch fotografische Schleier in dem Randabschnitt hervorgerufen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsgerät und ein Bilderzeugungsverfahren, die dazu dienen, ein Farbbild aus einem latenten Bild aus elektrischen Ladungen mit mehreren Werten zu erhalten, welches auf einen isolierenden Aufzeichnungskörper durch das elektrostatische Aufzeichnungsverfahren oder das elektrofotografische Verfahren ausgebildet wird. In diesem Fall ist das latente Bild aus elektrischen Ladungen mit mehreren Werten in den 2A bis 2C dargestellt.
2A zeigt schematisch ein Beispiel für ein latentes Bild aus elektrischen Ladungen mit drei Pegeln, welches eine elektrische Ladungsdichte α1 mit positiver Polarität und eine elektrische Ladungsdichte α2 mit negativer Polarität aufweist, wobei die Grenze zwischen der positiven und negativen Polarität gleich Null (0) ist, also dem Hintergrund entspricht. 2A zeigt daher schematisch ein Beispiel für die Bilderzeugung, die mit Tonern mit negativer und positiver Polarität durchgeführt wird, deren Farben sich voneinander unterscheiden, in Bezug auf die elektrische Ladungsdichte ?1 und die elektrische Ladungsdichte α2.
2B zeigt schematisch ein Beispiel für ein latentes Bild aus elektrischen Ladungen mit drei Pegeln, welches elektrische Ladungsdichten ?3, ?4 und ?5 mit positiver Polarität aufweist. In diesem Fall ist die elektrische Ladungsdichte des Hintergrunds gleich ?4, und wird die Bilderzeugung durchgeführt, wenn Toner mit negativer Polarität und Toner mit positiver Polarität, deren Farben sich voneinander unterscheiden, dazu veranlaßt werden, an Abschnitten entsprechend der elektrischen Ladungsdichte ?3 und α5 anzuhaften.
2C zeigt schematisch ein Beispiel für ein latentes Bild mit elektrischen Ladungen mit vier Werten, welche die elektrische Ladungsdichte ?6, ?7, ?8 und ?9 mit positiver Polarität aufweisen. In diesem Fall ist die elektrische Ladungsdichte des Hintergrunds gleich ?8, und wird die Bilderzeugung durchgeführt, wenn der erste Toner mit negativer Polarität zum Anhaften an einem Abschnitt entsprechend α9 veranlaßt wird, der zweite Toner mit positiver Polarität und der dritte Toner mit positiver Polarität, deren Farben sich von den Farben des ersten und des zweiten Toners unterscheiden, zum Anhaften an einem Abschnitt entsprechend α6 veranlaßt werden, und der dritte Toner zum Anhaften an einem Abschnitt entsprechend ?7 veranlaßt wird.
1 zeigt schematisch das Bilderzeugungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein elektrofotografisches Verfahren verwendet wird, durch welches ein in 2B gezeigtes latentes Bild auf einem fotoleitfähigen Fotorezeptor ausgebildet wird, welcher den ersten Aufzeichnungskörper darstellt, und ein Farbbild aus zwei Farben auf ein Papierblatt aufgedruckt wird, welches den zweiten Aufzeichnungskörper darstellt.
Der erste Aufzeichnungskörper besteht aus einem Trommelbasiskörper 1, und einem bandförmigen Fotorezeptor 2 aus einem organischen Fotoleiter, der um den Trommelbasiskörper 1 herum geschlungen ist. Wenn eine vorbestimmte Länge des Fotorezeptors 2 benutzt wurde, wird der Fotorezeptor 2 von dem Trommelbasiskörper 1 aus zugeführt. Nachdem er benutzt wurde, wird er erneut in dem Trommelbasiskörper 1 aufgenommen. Wenn der Trommelbasiskörper 1 gedreht wird, wird mit einer Oberfläche des Fotorezeptors 2, die sich auf dem Trommelbasiskörper 1 befindet, eine Koronaentladung durch eine Ladevorrichtung (C1) 3 durchgeführt, so dass die Oberfläche des Fotorezeptors 2 gleichmäßig aufgeladen werden kann.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des Fotorezeptors 2 wird durch eine vorbestimmte Druckgeschwindigkeit festgelegt. Im allgemeinen ist bei dieser Art von Drucker die Bewegungsgeschwindigkeit des Fotorezeptors 2 gleich 10 bis 50 cm pro Sekunde. Allerdings wird darauf hingewiesen, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Fotorezeptors 2 nicht auf diesen bestimmten Wert beschränkt ist. Die Ladevorrichtung (C1) 3 weist ein Gitter 4 zum Steuern der Ladespannung auf.
Der Koronadraht der Ladevorrichtung (C1) 3 ist an eine Hochspannungsversorgung 5 für eine Hochspannung (H1) angeschlossen, und das Gitter 4 der Ladevorrichtung (Cl) 3 ist mit einer Gitterspannungsversorgung 6 verbunden.
Daraufhin werden Laserstrahlen 8, die von einer Laserstrahlquelle 7 ausgesandt werden, auf die Oberfläche des Fotorezeptors 2 gelenkt. Infolgedessen wird auf dem Fotorezeptor 2 ein latentes Bild aus elektrischen Ladungen entsprechend der aufzuzeichnenden Information ausgebildet. Hierbei wird die Laserstrahlquelle 7 durch ein Signal getrieben, welches von einer Aufzeichnungssignalquelle 9 ausgesandt wird. Durch die Bestrahlung mit den Laserstrahlen 8 wird das latente elektrische Bild, welches in 2B gezeigt ist, so ausgebildet, dass ein Tonerbild aus zwei Arten (beispielsweise zwei Farben) erzeugt werden kann.
Die Ladespannung der Ladevorrichtung (C1) 3 und die Lichtmenge der Laserstrahlen 8 werden so gesteuert, dass das latente Bild aus elektrischen Ladungen ordnungsgemäß in einem vorbestimmten Bereich ausgebildet werden kann. Die Oberflächenspannung des Fotorezeptors 2 wird durch einen Sensor 10 für das elektrische Potential so gemessen, dass eine Oberflächenspannung entsprechend zumindest ?4 (entsprechend dem Hintergrund) in 2B gemessen wird. Die Gitterspannungsversorgung 6 und die Laserstrahlquelle 7 werden durch eine Steuerung 11 so gesteuert, dass die Hintergrundsspannung in einem vorbestimmten Bereich gehalten wird.
Das so erhaltene latente Bild aus elektrischen Ladungen wird mit zwei Arten von Farbtonern entwickelt, beispielsweise einem schwarzen Toner und einem bunten Farbtoner. Um das Auftreten einer Unschärfe eines Bildes zu unterdrücken, dass durch eine Farbmischung hervorgerufen wird, und um ein scharfes schwarzes Bild zu erhalten, wird vorzugsweise die erste Entwicklung als normale Entwicklung mit Farbtoner durchgeführt, und die zweite Entwicklung als Umkehrentwicklung mit schwarzem Toner durchgeführt.
Eine Farbentwicklungsrolle 12, an welche Farbtoner (beispielsweise roter Toner) durch magnetische Kräfte angezogen wird, ist in der Nähe des Fotorezeptors 2 so angeordnet, dass der Farbtoner in Berührung mit dem Fotorezeptor 2 gebracht werden kann, oder alternativ hierzu kann der Farbtoner in der Nähe des Fotorezeptors 2 angeordnet sein. Diese Farbentwicklungsrolle 12 ist an eine Vorspannungsversorgung 13 angeschlossen, so dass eine Vorspannung V_b1 an die Farbentwicklungsrolle 12 angelegt werden kann. Eine schwarze Entwicklerrolle 14, an welche schwarzer Toner durch magnetische Kräfte angezogen wird, ist in der Nähe des Fotorezeptors 2 angeordnet, so dass der schwarze Toner in Berührung mit dem Fotorezeptor 2 gebracht werden kann, oder alternativ hierzu kann der schwarze Toner in der Nähe des Fotorezeptors 2 vorgesehen werden. Die schwarze Entwicklerrolle 14 ist mit einer Vorspannungsquelle 15 verbunden, so dass eine Vorspannung V_b2 an die schwarze Entwicklerrolle 14 angelegt werden kann.
Die Vorspannungsversorgungsquellen 13, 15 sind jeweils an eine Wechselspannungsquelle (AC1) 16 angeschlossen, und eine Wechsel-Vorspannung wird den Vorspannungsquellen 13, 15 überlagert. In diesem Fall beträgt die Frequenz der Wechselspannungsquelle 16 200 bis 5000 Hz, und beträgt die Effektivspannung der Wechselspannungsquelle 16 100 bis 1000 V. Der Grund dafür, dass eine Wechsel-Vorspannung den Vorspannungsquellen 13, 15 überlagert wird liegt daran, die Entwicklung zu vereinfachen, das Auftreten von Schleiern zu unterdrücken, und das Anhaften unterschiedlichen Toners an der Rolle zu verhindern. Daher ist die Überlagerung der Wechsel-Vorspannung nicht unbedingt erforderlich. Allerdings ist die Überlagerung der Wechsel-Vorspannung in der Hinsicht wirksam, dass das Auftreten von Schleiern verhindert wird, die hervorgerufen werden, wenn der erste und der zweite Toner, die in dem zweiten Entwickler gemischt werden, an dem Hintergrund anhaften, und auch in der Hinsicht, das Anhaften gemischten Toners an der Rolle zu verhindern.
Daher kann eine Wechselspannung auch nur an die schwarze Entwicklungsrolle 14 angelegt werden. Wenn ein Farbtoner verwendet wird, dessen Polarität negativ ist, wird eine normale Entwicklung durch die Farbentwicklungsrolle 12 durchgeführt, so dass ein Farbtonerbild erzeugt werden kann. Daraufhin wird, wenn schwarzer Toner verwendet wird, dessen Polarität positiv ist, ein schwarzes Tonerbild durch die schwarze Entwicklungsrolle 14 ausgebildet. Über die Intensität der Vorspannung V_b1 und die Intensität der Vorspannung V_b2 werden nachstehend noch genauere Ausführungen gemacht.
Die Polaritäten der beiden Farbtonerbilder, die bei dem voranstehenden Vorgang entwickelt werden, unterscheiden sich voneinander. Damit beide Polaritäten einander gleich werden, bevor das Bild übertragen wird, wird daher eine Koronaentladung durch die Ladevorrichtung (C2) 17 durchgeführt. In diesem Fall kann die Ladepolarität entweder positiv oder negativ sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind eine positive Spannungsversorgung für eine Hochspannung (H2) 18 und eine Wechselspannungsquelle (AC2) 19 vorgesehen. Eine Wechselspannung, die eine Frequenz von 200 bis 5000 Hz aufweist, und eine Effektivspannung von 0,5 bis 3 kV, wird einer Gleichspannung überlagert, die eine Spannung von 4 bis 7 kV aufweist. Die so erhaltene Spannung wird so angelegt, dass eine Koronaentladung erzeugt wird. Die Überlagerung einer Gleichspannung mit einer Wechselspannung wird zu dem Zweck durchgeführt, die Gleichförmigkeit der elektrischen Aufladung zu erleichtern. Daher ist es möglich, die Überlagerung der Wechselspannung bei der Gleichspannung wegzulassen. Auf die voranstehend geschilderte Weise ist es möglich, die Ladepolarität des Farbtonerbildes 20 gleich der Ladepolarität des schwarzen Tonerbildes 21 auszubilden.
Ein Blatt aus einem Aufzeichnungspapier 22 wird durch eine Blattförderrolle 23 befördert, und zusammen mit einem dielektrischen Band 24 bewegt. Wenn das Blatt aus Aufzeichnungspapier 22 in Kontakt mit dem Fotorezeptor 2 gelangt, werden Tonerbilder aus zwei Farben gleichzeitig auf das Blatt aus Aufzeichnungspapier 22 durch eine Übertragungseinheit 25 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Übertragungseinheit 25 an eine Hochspannungsquelle (H3) 26 angeschlossen. Daher wirkt eine negative Koronaentladung auf das dielektrische Band 24 ein, so dass ein elektrisches Übertragungsfeld ausgebildet wird. Nachdem die Übertragung beendet ist, wird das Blatt aus Aufzeichnungspapier 32 zusammen mit dem dielektrischen Band 24 bewegt. Danach wird das Blatt aus Aufzeichnungspapier 32 von dem dielektrischen Band 24 abgetrennt.
Zu diesem Zeitpunkt besteht die Möglichkeit, dass das Tonerbild eine Unschärfe zeigt, infolge des Auftretens einer Trennentladung. Um das Auftreten einer Trennentladung zu verhindern wird eine negative elektrische Ladung an den Trennabschnitt durch die Ladevorrichtung (C3) 27 angelegt, so dass die elektrischen Ladungsträger auf beiden Seiten des Blattes aus Aufzeichnungspapier 32 im wesentlichen einander gleich ausgebildet werden können Infolgedessen wird die Summe der eletrischen Ladungen auf dem Blatt aus Aufzeichnungspapier 32 nach der Beendigung der Übertragung gleich Null. Daher ist es möglich, das Auftreten einer Trennentladung zu verhindern.
Die Ladevorrichtung (C3) 27 ist an eine Hochspannungsquelle (H4) 28 und eine Wechselspannungsquelle (AC3) 29 angeschlossen. Eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 200 bis 5000 Hz und eine Effektivspannung von 0,5 bis 3 kV, und eine Gleichspannung mit 4 bis 7 kV werden einander überlagert, und die so erhaltene Summenspannung wird an die Ladevorrichtung (C3) 27 angelegt, um eine Koronaentladung zu erzeugen.
Der Grund für die Überlagerung der Wechselspannung besteht darin, die Gleichförmigkeit der elektrischen Aufladung zu erleichtern, und den zulässigen Bereich in Bezug auf Schwankungsfaktoren zu vergrößern, beispielsweise die Art des Blattes, den Trennzustand, und die Temperatur und die Feuchte der Umgebung. Abhängig von den Betriebsbedingungen ist es möglich, die Überlagerung der Wechselspannung bei der Gleichspannung wegzulassen.
Bei dem Übertragungsvorgang haftet Toner an einem Abschnitt des dielektrischen Bandes 24 zwischen Blättern aus Aufzeichnungspapier an, welche befördert werden sollen. Die Polarität des anhaftenden Toners an dem dielektrischen Band 24 wird negativ, wenn durch die Ladevorrichtung (C3) 27 eine elektrische Ladung angelegt wird. Dieser Toner wird elektrisch und mechanisch durch eine Reinigungsvorrichtung (CL1) 30 entfernt. Die Reinigungsvorrichtung (CL1) 30 ist an eine Reinigungs-Spannungsquelle (C_b1) 31 angeschlossen, und an sie wird eine Spannung von 200 bis 1000 V angelegt. Nach der Beendigung der Übertragung wird das Tonerbild auf dem Blatt aus Aufzeichnungspapier 32 erwärmt und unter Druck gesetzt, durch eine Fixiereinheit, die aus einer Heizvorrichtung 33, einer Wärmerolle 34 und einer Gegenrolle 35 besteht.
Restlicher Toner auf dem Fotorezeptor 2 wird erneut durch eine Ladevorrichtung (C4) 38 elektrisch aufgeladen. Vorzugsweise ist die Aufladepolarität des restlichen Toners so festgelegt, dass sie eine Polarität aufweist, die empfindlich auf den Fotorezeptor 2 ist. Im allgemeinen ist vorzuziehen, dass die Ladepolarität des restlichen Toners die gleiche Polarität ist wie jene, die von der Ladevorrichtung (C1) 3 erzeugt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Ladepolarität für den restlichen Toner positiv.
Die Ladevorrichtung (C4) 38 ist an eine Hochspannungsquelle (H5) 39 und eine Wechselspannungsquelle (AC4) 40 angeschlossen. Eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 200 bis 5000 Hz und eine Effektivspannung von 0,5 bis 3 kV und eine Gleichspannung mit 4 bis 7 kV werden einander überlagert, und die so erhaltene Summenspannung wird an die Ladevorrichtung (C4) 38 angelegt, um so eine Koronaentladung hervorzurufen. Der Grund für die Überlagerung der Wechselspannung besteht darin, die Gleichförmigkeit der elektrischen Entladung zu verbessern, und den zulässigen Bereich in Bezug auf schwankende Faktoren zu vergrößern, beispielsweise die Umgebungstemperatur und Feuchte. Abhängig von den Betriebsbedingungen ist es möglich, die Überlagerung der Wechselspannung bei der Gleichspannung wegzulassen.
Nachdem die restliche elektrische Ladung auf den Fotorezeptor 2 durch die Einwirkung einer Entladungslampe 412 gelöscht wurde, wird der restliche Toner elektrisch und mechanisch durch eine Reinigungsvorrichtung (CL2) 42 entfernt. Die Reinigungsvorrichtung (CL2) 42 ist an eine Reinigungsvorrichtungsspannungsquelle (C_b2) 43 angeschlossen, und eine Spannung von 200 bis 1000 V, deren Polarität entgegengesetzt zur Polarität der elektrischen Ladung des Toners ist, wird an die Reinigungsvorrichtung (CL2) 42 angelegt. Die Spannung, die an die Reinigungsvorrichtung (CL2) 42 angelegt werden soll, wird so eingestellt, dass die Spannung niedrig ist, wenn die Tonermenge bei einem normalen Druckvorgang gering ist, und die Spannung hoch ist, wenn die Tonermenge im Falle der Lösung eines Problems groß ist, oder bei dem Vorgang der ursprünglichen Einstellung. Auf diese Weise wird der Fotorezeptor 2 für den aufeinanderfolgenden Druckbetrieb vorbereitet, und wird es möglich, den Druckbetrieb kontinuierlich durchzuführen.
Ein Sensor 10 für das elektrische Potential wird zum Steuern oder Regeln der Oberflächenspannung des Fotorezeptors 2 verwendet. Um zu verhindern, dass sich die Empfindlichkeit des Sensors 10 für das elektrische Potential im Laufe der Zeit ändert, wird vorzugsweise die Ausgangsspannung des Sensors ständig mit einer Bezugsspannung verglichen. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht eine Trommelkappe zum Verschließen eines ausgenommenen Abschnitts des Fotorezeptors 2 aus einem leitfähigen oder halbleitenden Material, und wenn diese Trommelkappe auf einer vorbestimmten Spannung gehalten wird, kann das voranstehend angegebene Ziel erreicht werden. Genauer gesagt wird diese Spannung durch den Sensor 10 für das elektrische Potential gemessen, und mit der Bezugsspannung verglichen.
Die Trommelkappe ist an ein Konstantspannungselement 46, einen Kondensator 45 und einen Widerstand 44 angeschlossen, so dass es möglich ist, eine konstante Spannung zu erhalten. In diesem Fall ist der Widerstand 44 ein Sicherheitswiderstand, der die elektrische Ladung ableitet, die sich in dem Kondensator angesammelt hat, wenn Wartungsarbeiten bei der Trommel durchgeführt werden, nachdem der Druckbetrieb beendet ist. Vorzugsweise wird ein Schalter dieser Schaltung hinzugefügt, und wird der Widerstand durch Einschalten des Schalters nur dann aktiviert, wenn dies erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um folgende Ziele zu erreichen. Vor einem normalen Druckvorgang wird festgestellt, ob sich das Bilderzeugungsgerät in einem Zustand befindet oder nicht, in welchem nur aufzuzeichnende Information gedruckt werden kann; der Druckbetrieb wird angehalten, wenn der Druckzustand außerhalb eines normalen Betriebsbereiches beim Vorgang des Druckens liegt, und die Lebensdauer eines Fotorezeptors und eines Entwicklers werden beurteilt. Um die voranstehend genannten Ziele zu erreichen sind ein Sensor 10 für das elektrische Potential, ein Tonersensor 37 oder ein Sensor 36 für die elektrische Ladung des Toners, und ein Zähler 47 vorgesehen.
In der ersten Betriebsstufe vor Beginn des Druckvorgangs wird das dielektrische Band 24 zurückgezogen, so dass es nicht in Berührung mit dem Fotorezeptor 2 gelangt, oder wird alternativ hierzu die Übertragungseinheit 25 in einen Zustand versetzt, in welchem die Übertragungseinheit 25 nicht betätigt werden kann, und werden der Erzeugungsvorgang für das latente Bild, der Entwicklungsvorgang und der Reinigungsvorgang eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen in dem Zustand durchgeführt, wobei keine Blätter aus Aufzeichnungspapier 22 befördert werden. In diesem Zusammenhang kann in einem System, in welchem kein dielektrisches Band 24 verwendet wird, und die Übertragung nur durch eine Koronaübertragungseinheit erfolgt, die Übertragungseinheit 25 in Betrieb genommen werden, wobei keine Blätter aus Aufzeichnungspapier 22 befördert werden.
Bei dem Fotorezeptor 2, dessen durch die Ladevorrichtung (C1) 3 hervorgerufene Ladespannung und dessen Hintergrundspannung durch den Betrieb der Übertragungskoronavorrichtung geändert werden, wird vorzugsweise der voranstehend geschilderte Betrieb eingesetzt.
Während der voranstehend geschilderten Wiederholung werden einzeln oder zusammen die Messung der Fotorezeptorspannung, die von dem Sensor 10 für das elektrische Potential durchgeführt wird, und die Messung der Menge an anhaftendem Toner durchgeführt, die von dem optischen Tonersensor 37 oder dem Sensor 36 für die elektrische Ladung des Toners durchgeführt wird, und gleichzeitig wird, falls dies erforderlich ist, die Messung der elektrischen Ladung des Toners und des Widerstands des Entwicklers durchgeführt. Auf der Grundlage des Ergebnisses der voranstehend angegebenen Messung bzw. Messungen wird beurteilt, ob eine Einstellung durchgeführt werden muss, so dass der Betrieb in einem normalen Zustand durchgeführt werden kann, und es wird darüber hinaus beurteilt, ob das Meßergebnis in einem Bereich liegt, in welchem ein normaler Betrieb durchgeführt werden kann. Falls das Ergebnis der Messung ergibt, dass der Bereich des normalen Betriebs vorliegt, wird der aufeinanderfolgende Druckbetrieb begonnen.
Falls erforderlich, wird in dem Vorgang des Druckbetriebs das elektrische Potential des Fotorezeptors durch den Sensor 10 für das elektrische Potential gemessen, und werden auch die elektrische Ladung des Toners und der Widerstand des Entwicklers gemessen, und es wird eine derartige Einstellung durchgeführt, dass der Betrieb normal durchgeführt werden kann. Falls sich als Ergebnis der Messung ergibt, dass der Bereich der normalen Betriebsbedingungen verlassen wurde, wird der Druckbetrieb angehalten. Selbstverständlich kann ein Blatt des Aufzeichnungspapiers 22 in der Mitte oder am Ende des voranstehend geschilderten anfänglichen Betriebsvorgangs zugeführt werden, und kann tatsächlich ein Druck auf das Blatt aus Aufzeichnungspapier 22 erfolgen.
Wenn hierbei die Tonermenge durch den Sensor 36 für die elektrische Ladung des Toners gemessen wird, wird die Ladevorrichtung (C2) 17 nicht in Betrieb gesetzt, und dafür die Entladungslampe 411 in Betrieb gesetzt. Die Tonermenge wird durch Messung der Differenz zwischen dem elektrischen Potential des Tonerabschnitts und dem elektrischen Potential des Umfangsabschnitts berechnet. Je nach der Vorgeschichte des Drucks kann der voranstehend geschilderte Anfangsbetrieb weggelassen werden, oder kann die Zeit für den Ablauf des voranstehend geschilderten Anfangsbetriebs geändert werden. Aus den voranstehenden Ausführungen wird deutlich, dass der Druckwirkungsgrad verbessert werden kann.
Ein Zähler 47 wird zur Berechnung der Tonermenge, die bei dem Anfangsbetrieb verwendet wird, der Anzahl an Blättern des Aufzeichnungspapiers, des Zeitraums, in welchem der Entwickler und der Fotorezeptor 2 eingesetzt werden, und der Anzahl gedruckter Blätter verwendet. Das Ergebnis der Berechnung wird als Daten für den Tonerverbrauch, für die Ermäßigung bezüglich der Abrechnung der Aufzeichnungsblätter, für die Beurteilung der Lebensdauer des Entwicklers und des Fotorezeptors, und für Korrekturen des Programms für den normalen Betriebszustand entsprechend der Vorgeschichte des Drucks verwendet.
Bei der voranstehenden Schilderung wird ein Initialisierungsvorgang beschrieben, bei welchem das dielektrische Band 24 zurückgesetzt wird, oder die Übertragungseinheit 25 nicht betrieben wird. Allerdings wird vorzugsweise bei einem Fotorezeptor, bei welchem die Ladespannung und die Hintergrundspannung, die von der Ladevorrichtung (C1) 3 angelegt werden, abhängig davon geändert werden, ob die Übertragungseinheit 25 betrieben wird oder nicht, ein Initialisierungsvorgang durchgeführt, bei welchem das dielektrische Band 24 und die Übertragungseinheit 25 auf dieselbe Weise wie im Druckbetrieb betrieben werden, und nur kein Aufzeichnungsblatt 22 zum Durchgang durch die Übertragungseinheit 25 veranlaßt wird. Da zu diesem Zeitpunkt das auf dem Fotorezeptor 2 erzeugte Tonerbild auf das dielektrische Band 24 übertragen wird, kann die Tonermenge durch den Tonersensor 371 gemessen werden.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Tonermenge auf dem dielektrischen Band 24 erhöht. Daher wird vorzugsweise die Reinigungskapazität dadurch erhöht, dass die Spannung der Reinigungseinheitsstromversorgung (C_b1) 31 erhöht wird. Darüber hinaus kann der Tonersensor 371 das Bilderzeugungsgerät wie nachstehend angegeben steuern. Der Tonersensor 371 bildet ein Messmuster zwischen Blättern aus Aufzeichnungspapier aus, die auf dem dielektrischen Band 24 vorhanden sind. Damit misst der Tonersensor 371 ständig oder intermittierend, ob es möglich ist oder nicht, ein Bild im Normalzustand aufzuzeichnen. Abhängig vom Ergebnis der Messung steuert er das Bilderzeugungsgerät.
Wie voranstehend geschildert kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Druck fehlerfrei durchgeführt werden, und ist es darüber hinaus möglich, eine Verschwendung von Toner zu unterdrücken, oder den Verbrauch an Blättern aus Aufzeichnungspapier 22 zu verringern, und ist es darüber hinaus möglich, den Wirkungsgrad durch Verringerung der Druckzeit zu erhöhen.
Nachstehend werden im einzelnen unter Bezugnahme auf die 3 bis 18 der Betrieb und ein Phänomen beschrieben, welches sich in jedem Abschnitt des Bilderzeugungsgeräts einstellt. 3 zeigt als Diagramm die Beziehung zwischen der Intensität der Laserstrahlen 8 und der Oberflächenspannung des Fotorezeptors 2.
Die Ladevorrichtung (C1) 3 lädt elektrisch eine Oberfläche des Fotorezeptors 2 so auf, dass die Oberflächenspannung auf V₀ ansteigt. Entsprechend dem Drei-Pegel-Aufzeichnungsverfahren bei der vorliegenden Ausführungsform ist es sinnvoll, die Oberflächenspannung V₀ auf 600 bis 1200 V einzustellen. Wenn die Oberfläche des Fotorezeptors 2 mit Laserstrahlen bestrahlt wird, deren Intensität entsprechend drei Werten geändert wird, nämlich L_c (gewöhnlich Null), L_h und L_k, nimmt die Oberflächenspannung den Wert V₀, V_h und V_h an, entsprechend den Eigenschaften bezüglich der Lichtabschwächung des Fotorezeptors 2. In diesem Fall stellt V_k einen Faktor dar, der im wesentlichen durch die Restspannungseigenschaften des Fotorezeptors festgelegt wird. Gewöhnlich beträgt Vk 50 bis 150 V. Bei dem in 1 gezeigten Entwicklungsvorgang wird Farbtoner zum Anhaften an dem Abschnitt mit V₀ veranlasst, wird schwarzer Toner zum Anhaften an dem Abschnitt mit V_k veranlasst, und entspricht der Hintergrund dem Wert V_h. Ist V₀ gleich 1000 V und V_k gleich 100 V, so erfolgt eine solche Einstellung, dass V_h gleich 400 bis 600 V beträgt. Wenn ein Halbleiterlaser als Laserstrahlquelle 7 verwendet wird, so ist es möglich, die Abmessungen des Gerätes zu verringern und darüber hinaus die Herstellungskosten zu verringern.
4 zeigt als Diagramm die Beziehung zwischen einem Treiberstrom (Signalstrom) des Halbleiterlasers und der Lichtmenge oder Lichtintensität, die von dem Laser ausgesandt wird. In diesem Diagramm bezeichnen S_c, S_h und S_k den Signalstrom des farbigen Abschnitts, des Hintergrundabschnitts bzw. des schwarzen Abschnitts. L_0i, L_hi und L_ki bezeichnen die entsprechenden ausgesandten Lichtmengen oder Lichtintensitäten.
Die 5A bis 5E zeigen ein Modell der Beziehung zwischen dem ursprünglichen, aufzuzeichnenden Bild ( 5A), dem Signalstrom (5B), der Menge oder Intensität ausgesandter Laserstrahlen (5C), der Verteilung elektrischer Ladungen des latenten Bildes (5D), und der Verteilung des elektrischen Feldes des latenten Bildes ( 5E) .
Wenn eine Abtastzeile entlang einer einfach gepunkteten Linie im Falle der Aufzeichnung eines roten Abschnitts 48 und eines schwarzen Abschnitts 49 aufgelöst wird, so ist die Beziehung zwischen dem Signalstrom und der Zeit t in 5B angegeben. Wenn der Fotorezeptor durch Laserstrahlen abgetastet wird, so ist die Menge oder Intensität des Bestrahlungslichtes in 5C dargestellt. L_c, L_h und L_k bei dieser Darstellung geben die Menge oder Intensität des Beleuchtungslichts in dem roten Abschnitt, dem Hintergrund bzw. dem schwarzen Abschnitt an.
Wenn das Muster eines latenten Bildes aus elektrischen Ladungen auf dem Fotorezeptor durch die Belichtung mit optischer Abtastung erzeugt wird, die wie in 5A gezeigt durchgeführt wird, so ist die Verteilung der elektrischen Ladungen entsprechend der einfach gepunkteten Linie in 5A in 5D dargestellt. Bezugszeichen geben hierbei jeweils die Oberflächenspannungen an, wenn die elektrische Ladungsdichte auf jedem Pegel gleichmäßig in einem Abschnitt eines großen Bereiches verteilt ist. Hierbei bezeichnen die Bezugszeichen V₀₁, V_h1 und V_k1 die Spannung des roten Abschnitts, des Hintergrunds bzw. des schwarzen Abschnitts. V_hn bezeichnet eine Bezugsspannung des Hintergrundabschnitts. V_b1 und V_b ₂ sind Vorspannungspegel, welche an die Farbentwicklungsrolle 12 und die schwarze Entwicklungsrolle 14 angelegt werden sollen.
5E zeigt die Verteilung des elektrischen Feldes eines latenten Bildes in dem Entwicklerabschnitt. In 5E entsprechen E₀₁, E_h1, E_k1, E_b1, E_b ₂ und Enn jeweils V₀₁, V_h1, V_k1 V_b1, V_b ₂ bzw. V_h _n. Anders als die Verteilung der elektrischen Ladungen erzeugt das elektrische Feld des latenten Bildes einen Randeffekt im Randabschnitt. V_b1 und V_b ₂ sind so festgelegt, dass keine redundanten Tonerbilder mit Ausnahme der aufzuzeichnenden Information erzeugt werden, beispielsweise Schleier eines Bildes im Hintergrund, Geisterund Randbilder. Insbesondere wenn die Intensität des elektrischen Feldes infolge des Randeffekts im Hintergrund betragsmäßig nahe an dem Wert E_b1 und E_b ₂ liegt oder sogar höher ist als diese, so haftet Toner in diesem Abschnitt an, und wird ein Randbild erzeugt, welches ein Problem bei der Bilderzeugung hervorruft.
Die 6A bis 6C dienen zur Erläuterung der Umstände der Erzeugung eines Randbildes bei dem Druckvorgang. Wie in 6A gezeigt ist, wird ein in 6B dargestelltes elektrisches Feld des latenten Bildes erzeugt, wenn V₀ auf V₀₂ erhöht wird, und die Hintergrundspannung V_h1 auf V_h2 geändert wird, also gegenüber dem vorbestimmten Wert V_hn um ΔV_hm verschoben wird. Die elektrischen Felder 50, 51 im Randabschnitt des elektrischen Feldes E_h ₂ im Hintergrund nehmen daher einen Wert nahe an E_b1 an, oder werden höher.
Wenn dieses latente Bild entwickelt wird, so haftet, wie in 6C gezeigt, Toner nicht nur an dem roten Tonerbild 52 und dem schwarzen Tonerbild 53 an, sondern roter Toner auch am Umfangsabschnitt des schwarzen Tonerbildes 53, so dass roter Toner an dem Umfangsabschnitt anhaftet. Auf diese Weise wird das Randbild 54 erzeugt. Wenn zu diesem Zeitpunkt Entwickler eine Relativbewegung in der Richtung eines Pfeils 55 durchführt, wird das Randbild 54 deutlich sichtbar auf der Seite erzeugt, die durch den Pfeil bezeichnet ist. Darüber hinaus werden Schleier des Hintergrunds vergrößert, die durch roten Toner hervorgerufen werden. Wenn V_h2 so schwankt, dass es einen Wert unterhalb von V_hn annimmt, so wird ein Randbild aus schwarzem Toner am Umfang des roten Tonerbildes 52 erzeugt. Daher wird das Ausmaß an Schleiern erhöht, die durch schwarzen Toner hervorgerufen werden.
Wenn daher die Änderung der Spannung des Hintergrunds, die Änderung der Erzeugung von Schleiern und das Auftreten eines Randbildes gemessen werden, so ist es möglich zu beurteilen, ob ein normaler Druckbetrieb ausgeführt werden kann, und der Drucker kann entsprechend dieser Beurteilung gesteuert werden. Um den Einfluß der Spannungsschwankung ΔV_hm im Hintergrund zu verhindern, können E_b1 – E_hn und E_hn – Eb2 erhöht werden. Andererseits ist es erforderlich, E₀₂ – E_b1 und E_b2 – E_k2 zu erhöhen, um ein Bild mit hoher Dichte zu erzielen. Daher ist die Erhöhung von E_b1 – E_hn und E_hn – E_b2 begrenzt.
Nachstehend wird ein Beispiel für die Einstellung der Spannung zur Erfüllung beider Erforderungen erläutert. Wenn V₀ gleich 1000 V ist, V_hn = V_h1 = 550 V, V_k = 100 V, so wird eine derartige Spannungseinstellung durchgeführt, dass V_b1 = 700 bis 750 V ist, und V_b2 = 350 bis 400 V, so dass die Bedingung V_b1 – V_hn = V_hn – V_b2 = 150 bis 200 V erfüllt werden kann. Andererseits beträgt ein der Spannung entsprechender Wert für das Ausmaß der Änderung im Endabschnitt bei dem elektrischen Feld des Hintergrunds 50 bis 100V, wenn eine Änderung von V_b1 oder V_b2 durchgeführt wird, um das Auftauchen eines Randbildes zu überprüfen.
Um daher die Erzeugung eines Randbildes zu verhindern, wird der Wert für ΔV_hm auf 50 bis 150 V gehalten, so dass der Wert von ΔV_hm annähernd 100 V beträgt. Um einen stabilen Betrieb sicherzustellen reicht es aus, dass das Ausmaß der Schwankungen ΔV_hm = 50 V ist. Das zulässige Verhältnis der Schwankungen beträgt daher annähernd 10% von V_hn = V_h1 = 550 V. Um die Erzeugung von Randbildern sowohl des roten Tonerbildes 52 als auch des schwarzen Tonerbildes 53 zu verhindern, beträgt der zulässige Schwankungsbereich annähernd ±10%.
Diese Schwankungswerte werden entsprechend dem Entwicklersystem, dem Entwickler und den Einstellbedingungen für die Entwicklereinheit geändert. Allerdings wurde experimentell bestätigt, dass sich das zulässige Verhältnis der Schwankungen nicht stark änderte. Ruf der Grundlage der voranstehenden Ausführungen wird die Erzeugung eines Randbildes bei der vorliegenden Erfindung wie nachstehend geschildert verhindert. Nachdem direkt oder indirekt bestätigt wurde, dass der Schwankungswert der Oberflächenspannung im Hintergrund in einem Bereich mit vorgeschriebenen Werten liegt, oder alternativ direkt und indirekt bestätigt wird, dass der Schwankungswert der Oberflächenspannung im Hintergrund in einem Bereich mit vorbestimmten Werten liegt, wird der Druckbetrieb durchgeführt. In diesem Fall kann die direkte Bestätigung dadurch erfolgen, dass die Spannung des Hintergrunds gemessen wird, und die indirekte Bestätigung dadurch durchgeführt wird, dass die Menge an Toner gemessen wird, der am Randabschnitt oder am Hintergrund anhaftet. Dies trägt zur Unterdrückung der Erzeugung von Schleiern im Hintergrund bei, und zur Beibehaltung einer stabilen Bilddichte.
7 zeigt ein weiteres Beispiel für die Spannungsschwankungen im Hintergrund. Anders als bei der Spannungsschwankung ΔV_hm im Hintergrund gemäß 6A bis 6C ist der Zeitraum der Schwankungen von ΔV_h kurz. Diese Schwankungen werden durch partielle Schwankungen der Eigenschaften des Fotorezeptors, der Eigenschaften der Lasertreiberschaltung, und den Einfluß von Rauschen hervorgerufen. Infolge der Schwankungen werden die Erzeugung eines Randbildes und das Auftreten von Schleiern in dem Hintergrund erleichtert, und es treten weitere Ungleichförmigkeiten des Bildes infolge der Schwankungen auf. Ebenso wie im Zusammenhang mit den 6A bis 6C erläutert wird vorzugsweise ΔV_h auf einem Bereich von etwa ± 10% eingestellt.
Beispiele für die bei der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Fotorezeptoren sind: ein Fotoleiter aus Selen, ein Fotoleiter aus amorphem Silizium, ein Zinnoxid-Fotoleiter und ein organischer Fotoleiter. Vorzugsweise wird ein einschichtiger organischer Fotoleiter mit positiver Polarität verwendet, der folgendermaßen hergestellt wird. Es wird beispielsweise Phthalozyanin-Pigment als Mittel zur Erzeugung elektrischer Ladungen verwendet und Perylen-Pigment vorzugsweise als Mittel zur Erzeugung elektrischer Ladungen. Dies wird in einem Harz, wie beispielsweise Polycarbonat zusammen mit einem elektrische Ladungen tragenden Material, zum Beispiel Polyvinylcarbazol und Hydrazol, und Zusatzstoffen wie einem Mittel zur Erhöhung der Empfindlichkeit und einem Deaktivierungsmittel verteilt. Dann wird eine Schicht mit einer Dicke von 20 bis 60 μm erzeugt. Vorzugsweise wird eine Schichtdicke von 30 bis 50 μm hergestellt. Der so erhaltene Fotorezeptor zeichnet sich dadurch aus, dass eine gleichförmige Aufladung mit Hilfe einer Koronaentladung durchgeführt werden kann, die Menge an erzeugtem Ozon klein ist, die Auflösung hoch ist und die Herstellungskosten niedrig sind.
Wenn mit diesem organischen, fotoleitenden Fotorezeptor eine feuchte Sättigungsbehandlung durchgeführt wird, nachdem er bei dem Herstellungsverfahren erwärmt und getrocknet wurde, so ist es möglich, die Änderungen der Eigenschaften zu verringern, die durch sich ändernde Umgebungsbedingungen hervorgerufen werden, wenn er eingesetzt wird. Allgemein ändern sich jedoch die Aufladungseigenschaften, die Empfindlichkeit und die Restspannung des fotoleitenden Fotorezeptors abhängig von der Häufigkeit der Benutzung und der Vorgeschichte der Benutzung.
8 zeigt als Diagramm ein Beispiel für die Aufladungseigenschaften des einschichtigen organischen fotoleitenden Fotorezeptors mit positiver Polarität. In diesem Diagramm sind V₀, V_h und V_k in Abhängigkeit von der Wiederholungshäufigkeit aufgetragen. Die Messungen wurden in diesem Fall unter der Bedingung durchgeführt, dass der Ladestrom und die Beleuchtungslichtmenge konstant gehalten wurden.
In dem Diagramm stellen die durchgezogenen Linien einen neuen Fotorezeptor dar, der selten benutzt wurde, die gestrichelten Linien einen alten Fotorezeptor, der das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat, und die einfach gepunktete Linie einen beschädigten Fotorezeptor. Wie aus dem Diagramm hervorgeht, kann der Betrieb stabilisiert werden, wenn die Wiederholungshäufigkeit den Wert 3 bis 50 mal erreicht hat. In dem Zeitraum, in welchem eine Neigung zum schwankenden Betrieb auftritt, wird daher der normale Druckbetrieb vermieden, und dieser Zeitraum wird als der Anfangsbetriebsvorgang verwendet. Bei diesem Anfangsbetriebsvorgang wird daher die Oberflächenspannung, insbesondere die Spannung im rückwärtigen Abschnitt, die Schwankungen der Spannung, und darüber hinaus wird die Menge an anhaftendem Toner gemessen. Auf der Grundlage dieser Meßergebnisse wird beurteilt, ob ein Rand erzeugt wird oder nicht, und dann werden derartige Einstellungen durchgeführt, dass ein normaler Betrieb ausgeführt werden kann.
Wenn beispielsweise als vorgeschriebene Werte V₀ = 1000 ± 50 V, V_hn = 550 ± 50 V und V_k = 100 ± 20 V eingestellt werden, wird im Falle eines neuen Fotorezeptors, der im Diagramm durch eine durchgezogene Linie angegeben ist, bei dem Anfangsbetriebsvorgang bei 3 bis 5 Umdrehungen des Fotorezeptors beurteilt, ob zumindest der Hintergrund V_hn innerhalb eines Bereiches mit vorgeschriebener Schwankungsbreite liegt oder nicht, und wird eine derartige Einstellung durchgeführt, dass der Schwankungsbereich des Hintergrunds V_hn innerhalb des vorgeschriebenen Schwankungsbereichs liegt. Daraufhin wird ein normaler Druckvorgang gestartet. Bei dem durch die gestrichelten Linien dargestellten Fotorezeptor wird bei dem Anfangsbetriebsvorgang von etwa 30 Umdrehungen beurteilt, ob zumindest der Hintergrund V_hn in einem Bereich mit vorgeschriebener Schwankungsbreite liegt oder nicht, und wird eine derartige Einstellung durchgeführt, dass der Hintergrund V_hn innerhalb des vorgeschriebenen Schwankungsbereichs liegt. Daraufhin wird der normale Druckbetrieb gestartet.
Bei dem durch die einfach gepunktete Linie dargestellten Fotorezeptor wird in dem Anfangsbetriebsvorgang von etwa 50 Umdrehungen des Fotorezeptors beurteilt, ob der Hintergrund V_hn zumindest im Bereich der vorgeschriebenen Werte liegt oder nicht, und erfolgt eine derartige Einstellung, dass der Hintergrund V_hn innerhalb des vorgeschriebenen Schwankungsbereichs liegt. Wenn festgestellt wird, dass der Hintergrund V_hn außerhalb des Bereiches der vorgeschriebenen Werte liegt, selbst nachdem die Einstellung durchgeführt wurde, so wird dies so angesehen, dass der Fotorezeptor das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat. Vorzugsweise wird die Häufigkeit des Anfangsbetriebsvorgangs durch Programmierung so festgelegt, dass die Vorgeschichte des Fotorezeptors nach dem Austausch entsprechend den Informationen bestimmt wird, die von dem Zähler 47 erhalten werden. Allerdings kann der Anfangsbetriebsvorgang auch wiederholt durchgeführt werden, bis ein Übergang der Spannungsschwankungen einen Wert annimmt, der nicht höher als ein vorbestimmter Wert ist. Der Bereich der ordnungsgemäß vorgeschriebenen Spannung wird auf der Grundlage der Eigenschaften des Entwicklers und der zulässigen Bildqualität geändert, wie dies nachstehend noch genauer erläutert wird. Daher wird die Programmierung vorzugsweise so durchgeführt, dass der vorbestimmte Wert entsprechend der Vorgeschichte der Benutzung des Fotorezeptors und der Vorgeschichte der Benutzung des Entwicklers geändert wird.
Die 9 bis 11 sind Eigenschaftsdiagramme der Randbilddichte in dem Fall, in welchem ein magnetischer Entwickler aus zwei Bestandteilen verwendet wird, wobei der Hauptbestandteil des magnetischen Entwicklers mit zwei Bestandteilen entweder magnetischer Träger und unmagnetischer Toner ist oder ein magnetischer Träger und magnetischer Toner. In diesem Fall umfaßt die Randbilddichte nicht die Blattreflexionsdichte.
Beim vorliegenden Beispiel werden ein magnetischer Träger (Magnetit), dessen mittlere Volumenkorngröße annähernd 90 μm beträgt, sowie unmagnetischer Toner (dessen mittlere Volumenkorngröße annähernd 10 μm beträgt) verwendet, und ein Spalt (Entwicklerspalt), der zwischen der Entwicklerrolle und dem Fotorezeptor 2 vorhanden ist, ist auf 1 mm eingestellt.
9 ist ein Eigenschaftsdiagramm der Randbilddichte D_f in Bezug auf eine Änderung der Hintergrundspannung in dem Fall, in welchem der dynamische elektrische Widerstand des Entwicklers 3 × 10¹⁰ Ω•cm, und die elektrische Ladung des Toners annähernd 7 μC/g beträgt. In dem Diagramm von 9 wird Schwarz durch eine durchgezogene Linie dargestellt, Rot durch eine gestrichelte Linie, und eine zusätzliche Grenze durch eine einfach gepunktete Linie. Wenn das Ausmaß der Schwankungen ∣⁣V_h2 – V_hn∣⁣ der Hintergrundspannung V_h2 gegenüber der vorgeschriebenen Spannung V_hn nicht kleiner als 50 V ist, so nimmt das Auftreten eines Randbildes plötzlich zu.
10 ist ein Eigenschaftsdiagramm der Randbilddichte Df in Bezug auf die elektrische Ladung eines schwarzen Toners in dem Fall, in welchem der dynamische elektrische Widerstand des Entwicklers 3 × 10¹° Ω•cm beträgt und V_h2 – Vh_n = 50 V ist . Wenn die elektrische Ladung des Toners klein ist, so wird die Pandbilddichte erhöht. Wenn der dynamische elektrische Widerstand des Entwicklers verringert wird, oder der Entwicklerspalt verkleinert wird, so kann eine elektrische Ladung des Toners von 7 μC/g zugelassen werden. Wenn jedoch die elektrische Ladung des Toners kleiner als 7 μC/g ist, können derartige Probleme hervorgerufen werden, dass das Auftreten von Schleiern im Hintergrund ansteigt, und Toner verstreut wird. Andererseits wird, um eine in der Praxis nutzbare Aufzeichnungsbilddichte zu erhalten, eine solche Beschränkung vorgesehen, dass die elektrische Ladung des Toners nicht größer als 30 μC/g und vorzugsweise nicht mehr als 20 μC/g ist. Daher kann die elektrische Ladung des Toners auf dem Bereich von 7 bis 30 μC/g beschränkt werden, vorzugsweise auf einen Bereich von 7 bis 20 μC/g.
Falls der elektrische Widerstand des Toners und des Trägers niedrig ist, wird die elektrische Ladung des Toners des magnetischen Entwicklers aus zwei Bestandteilen verringert, wenn er über einen längeren Zeitraum gestanden hat. Um diese Schwierigkeit zu lösen wird vorzugsweise folgender Vorgang durchgeführt. Vor dem Anfangsbetriebsvorgang wird entsprechend der Benutzungsvorgeschichte des Druckers, also entsprechend dem Zeitraum, in welchem Toner gestanden hat, und auch entsprechend der Anzahl gedruckter Papierblätter, nur die Entwicklereinheit angetrieben, und der Entwickler wird 30 bis 300 Sekunden aufgerührt, so dass der Toner erneut elektrisch geladen werden kann. Wenn die Effekte des Auftretens von Schleiern im Hintergrund und eines Randbildes auftreten, obwohl die Oberflächenspannung im Hintergrund und die Schwankungen der Spannung innerhalb vorgeschriebener Bereiche liegen, ist die elektrische Ladung des Toners niedrig. Daher wird dies als Daten zur Beurteilung, dass der Entwickler das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat, verwendet.
Wenn die elektrische Ladung des Toners niedrig ist, und auch wenn das Auftreten eines Randbildes und von Schleiern deutlich sind, so ist es wirksam, den in der Entwicklereinheit enthaltenen Toner durch neuen Toner in einem Verhältnis von 10 bis 50% zu ersetzen. Dieser Vorgang wird folgendermaßen durchgeführt. Ein latentes Bild mit großer Fläche, bei welchem eine große Tonermenge verbraucht wird, wird erzeugt und entwickelt. Die Menge an verbrauchtem Toner wird durch den Zähler 47 gezählt (bestimmt). Unter Verwendung der so erhaltenen Tonermenge und der Fläche des Bildes wird die voranstehende geschilderte Operation durchgeführt. Bei diesem Vorgang wird vorzugsweise die Spannung erhöht, die bei der Reinigungsvorrichtung verwendet wird, so dass die Reinigungsleistung der Reinigungsvorrichtung (CL2) 42 oder der Reinigungsvorrichtung (CL1) 30 erhöht werden kann. Selbst im Falle eines flüssigen Entwicklers mit einem Bestandteil, der nachstehend noch genauer beschrieben wird, ist es möglich, den voranstehend geschilderten Toneraustauschvorgang einzusetzen.
Die Lebensdauer des Entwicklers wird auf der Grundlage des Auftretens eines Randbildes, der Anzahl gedruckter Papierblätter, der elektrischen Ladung des Toners und des Messwertes für den elektrischen Widerstand des Entwicklers beurteilt (in 20 beschrieben). Selbst wenn die Anzahl an Wiederholungen bei dem Fotorezeptor in dem Anfangsbetrieb den vorbestimmten Wert erreicht hat, beispielsweise 50 mal, wird dann, wenn die elektrische Ladung des Toners und der elektrische Widerstand des Entwicklers nicht in dem vorgeschriebenen Bereich liegen, beurteilt, dass der Toner das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat.
11 zeigt als Diagramm die Beziehung (Kurve (a)) zwischen dem dynamischen elektrischen Widerstand des Entwicklers und der Randbilddichte unter der Bedingung, dass V_h2 – V_hn = 50 V ist und die elektrische Ladung des Toners etwa 7 μC/g beträgt, und weiterhin eine Beziehung (Kurve (b)) zwischen dem dynamischen elektrischen Widerstand des Entwicklers und der Anzahl an Trägerteilchen, die an einer Seite anhaften.
In diesem Fall wird anhaftender Träger als Teilchen des Trägers in dem Entwickler definiert, die durch elektrostatische Kräfte an dem Fotorezeptor anhaften, wobei die Teilchen des Trägers nicht tatsächlich am Fotorezeptor anhaften müssen. In diesem Fall ist der dynamische elektrische Widerstand des Entwicklers als ein Wert definiert, der auf folgende Weise gemessen wird. Man läßt Entwickler magnetisch an der Entwicklerrolle in einer Dicke von 3 bis 4 mm anhaften. Der Entwickler, der auf diese Weise auf der Entwicklerrolle angebracht ist, wird zum Durchgang durch einen Spalt von 0,8 mm veranlaßt, der durch eine Begrenzerplatte ausgebildet wird, mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 30 cm/Sekunde. Eine Spannung von 100 V wird an eine Elektrode angelegt, die dem Magnetpol mit einem Spalt von 1 mm gegenüberliegt. In dem voranstehend geschilderten Zustand wird der dynamische elektrische Widerstand des Entwicklers gemessen.
Wie aus dem Diagramm hervorgeht, beträgt gemäß den Kurven (a) und (b) der geeignete dynamische elektrische Widerstand des Entwicklers 10⁷ bis 10⁸ Ω•cm. Der Wert des dynamischen elektrischen Widerstands des Entwicklers, bei welchem die Erzeugung eines Randbildes unterdrückt werden kann, wird durch den Entwicklerspalt geändert. Experimentell ergaben sich folgende Ergebnisse. Wenn der Spalt eine Größe von 2 mm aufwies, war der dynamische elektrische Widerstand des Entwicklers nicht höher als 10⁸ Ω•cm, und bei einer Spaltbreite von 0,3 mm war der dynamische elektrische Widerstand des Entwicklers nicht höher als 10¹¹ Ω•cm. Allerdings stellte sich auch folgendes heraus. Bei einer Spaltbreite von 2 mm wurde das erzeugte Bild durch eine Erhöhung des elektrischen Widerstands entsprechend der Benutzungsdauer des Entwicklers beeinflußt, so dass die Bilddichte schnell absank. Bei einer Spaltbreite von 0,3 mm war es schwierig, Entwickler mit hoher Geschwindigkeit zu fördern.
Um daher die Erzeugung eines Randbildes zu unterdrücken, und ein Bild mit hoher Dichte über einen langen Zeitraum zu erhalten, ist es daher sinnvoll, den dynamischen elektrischen Widerstand des Entwicklers bei 10⁷ bis 10¹¹ Ω•cm zu halten, und die Spaltbreite auf 0,3 bis 2 mm einzustellen. Vorzugsweise wird der Spalt auf 0,5 bis 1,5 mm eingestellt. Wie voranstehend geschildert, beträgt bei einem magnetischen Entwickler aus zwei Bestandteilen die mittlere Volumenkorngröße des Toners 3 bis 12 μm, vorzugsweise 6 bis 9 μm. Die mittlere Volumenkorngröße des Trägers beträgt 50 bis 120 μm, vorzugsweise 60 bis 100 μm. Beispielsweise sind nutzbare Trägermaterialien: Magnetit, Ferrit, Eisen, und magnetische Substanzen enthaltendes Harz. In Bezug auf den Toner kann ein unmagnetischeer Toner verwendet werden, oder auch magnetischer Toner, in Abhängigkeit von der Farbe.
12 zeigt schematisch einen Zustand, in welchem auf dem Fotorezeptor 2 durch Laserstrahlen 8 eine optische Abtastung durchgeführt wird. Laserstrahlen 8 führen die Abtastung durch, wenn der Polygonspiegel 56 gedreht wird. Im Endabschnitt, also dem Startpunkt der Abtastung, werden Laserstrahlen 8 durch den Spiegel 57 dem Strahldetektor 58 zugeführt, und das so erhaltene Meßsignal wird dazu verwendet, die Zeit zu bestimmen, zu welcher ein aufzuzeichnendes Signal (Aufzeichnungssignal) abgeschickt wird.
13 zeigt eine Änderung der Lichtmenge oder Lichtintensität eines Aufzeichnungssignals zum Zeitpunkt t bei dem optischen Abtastvorgang. Hierbei ist t₀ der Zeitpunkt zum Starten des Aussendens von Licht, t₁ der Zeitpunkt, an welchem Licht von dem Strahldetektor 58 erfaßt oder gemessen wird, und t₀ der Zeitpunkt, an welchem ein Aufzeichnungssignal beginnt. In der Figur sind (t₂ bis t₃), (t₅ bis t₆) sowie t₇ die Hintergrundabschnitte, (t₃ bis t₄) und (t₆ bis t₇) schwarze Abschnitte, und ist (t₄ bis t₅) ein roter Abschnitt. Hierbei ist durch die durchgezogene Linie eine wünschenswerte Änderung der Lichtmenge oder Lichtintensität dargestellt, und gibt die gestrichelte Linie ein konventionelles Beispiel für die Änderung der Lichtmenge im Falle der Verwendung eines Halbleiterlasers an, insbesondere für den Fall der Verwendung eines Lasers, von welchem Laserstrahlen mit kurzer Wellenlänge von nicht mehr als 700 nm ausgesandt werden. Wie in der Figur durch die gestrichelte Linie dargestellt, wird daher im Falle eines Halbleiterlasers, von welchem Laserstrahlen mit kurzer Wellenlänge ausgesandt werden, die Lichtmenge oder Lichtintensität durch die Wärme verringert, die vom Laser selbst entsprechend dem Aussenden von Licht erzeugt wird, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt.
Bei einem Laser, der Laserstrahlen mit kurzer Wellenlänge aussendet, können jedoch verschiedene Arten von Fotorezeptoren eingesetzt werden, da die Einstellung des optischen Systems einfach ist, und darüber hinaus eine Aufzeichnung mit hoher Auflösung einfach erzielt werden kann.
Aus den voranstehenden Gründen wird vorzugsweise ein Laser eingesetzt, der Laserstrahlen mit kurzer Wellenlänge aussendet. Bei dem konventionellen Laserstrahlabtastsystem, welches für eine binäre Aufzeichnung verwendet wird, ist allerdings kein Abschnitt vorhanden, in welchem eine mittlere Lichtmenge vorhanden ist. Selbst wenn daher die Lichtmenge oder Lichtintensität, die von dem Laser ausgesandt wird, auf einen Wert entsprechend dem Zeitraum von t₀ bis t₁ eingestellt wird, werden keine Schwierigkeiten hervorgerufen, wenn die Sättigungseigenschaften in Bezug auf die Ausbildung eines elektrostatischen latenten Bildes und die Entwicklung genutzt werden. Allerdings wird vorzugsweise die Änderung ΔL_h der Lichtmenge oder Lichtintensität im Hintergrund bei der ternären Aufzeichnung, die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, so ausgewählt, dass sie kleiner oder gleich dem zulässigen Bereich für die Spannungsschwankungen im Hintergrund ist, die voranstehend beschrieben wurden.
Selbstverständlich ist vorzugsweise die Änderung ΔL_k der Lichtmenge oder Lichtintensität in dem schwarzen Abschnitt ebenfalls klein.
Die Änderung der Lichtmenge oder Lichtintensität wird durch die im Laser erzeugte Wärme hervorgerufen. Zusätzlich dazu wird eine Änderung der Lichtmenge oder Lichtintensität durch eine fehlerhafte Signalform des Treiberstroms (Signalstroms) hervorgerufen, wie in 14 gezeigt. Vorzugsweise liegt die Änderung der Lichtmenge oder Lichtintensität, die durch eine fehlerhafte Signalform des Treiberstroms hervorgerufen wird, in demselben Bereich. Um eine Änderung der Lichtmenge oder Lichtintensität infolge erzeugter Wärme zu verhindern, ist es bei der in 15 dargestellten Steuerschaltung wirksam, die Schwankungen eines Signalstroms unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitstransistors und eines IC zu unterdrücken, und ist es darüber hinaus dazu wirksam, die Verdrahtungslänge zu verringern, und die undefinierte Kapazität zu verringern.
15 zeigt als Blockschaltbild eine bevorzugte Ausführungsform zum Steuern der Lichtmenge oder Lichtintensität, die von einem Laser ausgesandt wird. Ein Aufzeichnungssignal Si auf zwei Farben, welches von außerhalb des Blockdiagramms ausgesandt wird, wird zeitweilig in dem Speicher 59 gespeichert, der eine Kapazität entsprechend zumindest einer Abtastzeile aufweist. Dann wird das Aufzeichnungssignal Si dem Lasertreiber 62 synchron zum Strahldetektorsignal BD und zum Taktsignal CL zugesandt, so dass der Laser 63 angeregt werden kann. Andererseits wird das Signal ebenfalls an die Signalmeßschaltung 60 geschickt, werden der rote Anteil, der schwarze Anteil und der Hintergrund unterschieden, deren Lauflänge gemessen, und schließlich das Meßergebnis an die Lichtmengensteuerschaltung 61 ausgegeben.
Der voranstehende Betrieb wird aus folgenden Gründen durchgeführt. Obwohl die ausgesandte Lichtmenge gesteuert oder geregelt wird, während sie durch den optischen Sensor 64 gemessen wird, ist die Steuerung bzw. Regelung am Punkt der Änderung eines Signals schwierig, da eine Zeitverzögerung vorhanden ist. In Bezug auf ein Randsignal ist dieser Punkt der Änderung eines Signals wesentlich. Um das voranstehend geschilderte Problem zu lösen, wird der voranstehend geschilderte Betrieb durchgeführt. Wie beispielsweise in 13 gezeigt ist, tritt, nachdem der rote Anteil weitergeht (die Lichtmenge ist im roten Anteil gleich Null), der Hintergrund auf (t₁). Da die Menge an ausgesandtem Licht in diesem Fall erhöht wird, wird die Lichtmenge in dem Abschnitt t, so eingestellt, dass eine Erhöhung der Nlenge an ausgesandtem Licht unterdrückt wird. In jenem Fall, in welchem der schwarz Anteil auftritt, nachdem der Hintergrund weitergeht (t₆), wird infolge der Tatsache, dass die ausgesandte Lichtmenge oder Lichtintensität verringert ist, die Lichtmenge oder Lichtintensität so eingestellt, dass die Lichtmenge oder Lichtintensität in dem Abschnitt t₆ erhöht werden kann.
Die Lichtmengensteuerschaltung 61 bestimmt das Ausmaß der Steuerung oder Regelung entsprechend den Signalwerten, die von der Signaldiskriminatorschaltung 60 und der Lichtmengenmessschaltung 65 ausgesandt werden. Dann steuert oder regelt die Lichtmengensteuerschaltung 61 den Lasertreiber 62 synchron zum Taktsignal CL. Um die Lichtmenge oder Lichtintensität mit hoher Geschwindigkeit durch die voranstehend geschilderte Anordnung zu steuern oder zu regeln, wobei das Auftreten der im Zusammenhang mit den 13 und 14 geschilderten Nachteile verhindert wird, sind vorzugsweise der Laser 63 und der optische Sensor 64 einstöckig miteinander ausgebildet, und ist der so vereinigte Körper mit hoher Dichte auf derselben Schaltungsplatine angebracht wie die anderen Bauteile. Vorzugsweise wird als optischer Sensor 64 eine Pin-Verbindungsdiode verwendet, die Lichtstrahlen mit hoher Geschwindigkeit erfassen kann.
16 zeigt die Beziehungen zwischen dem Taktsignal CL, dem Zweifarben-Aufzeichnungssignal Si, der Lichtmengenmeßzeit LJT, und der Lichtmengensteuerzeit LCT in 15. Vorzugsweise entspricht ein Zeitintervall zwischen LJT und LCT 1 bis 10 Punkten. Weiterhin beträgt vorzugsweise die Zeitverzögerung von LCT 1 bis 5 Punkte. Auf diese Weise ist es möglich, eine von einem Halbleiterlaser durchgeführte Belichtung zu bewerkstelligen, bei welcher die Lichtmengenschwankungen klein sind.
Die 17A bis 17D zeigen schematisch ein Aufzeichnungsmuster, welches bei dem Anfangsbetrieb eingesetzt wird, der für die vorliegende Erfindung geeignet ist. Wenn das voranstehend erwähnte Muster eingesetzt wird, so ist es möglich, die in dem Vorgang des Anfangsbetriebs verwendete Tonermenge extrem zu verringern.
17A zeigt ein Muster 48 des roten Anteils, und ein latentes elektrisches Ladungsbild. Geeignete Abmessungen des Musters entsprechen einem Rechteck mit 20 mm x 50 mm. Nachdem das erwähnte latente Bild ausgebildet wurde, wird die rote Entwicklerrolle nicht in Betrieb genommen, sondern nur die schwarze Entwicklerrolle bei dem Entwicklungsvorgang betrieben. Wenn die Bedingungen zur Erzeugung eines Randbildes zu diesem Zeitpunkt erfüllt sind, entwickelt sich ein schwarzes Randbild nur am Umfang dieses Musters.
17B zeigt ein Muster 49 des schwarzen Anteils, und ein latentes elektrisches Ladungsbild. Nachdem ein latentes Bild auf dieselbe Weise wie bei 17A ausgebildet wurde, wird die schwarze Entwicklerrolle nicht betrieben, sondern nur die rote Entwicklerrolle bei dem Entwicklungsvorgang in Betrieb genommen. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Bedingungen zur Erzeugung eines Randbildes erfüllt sind, entwickelt sich ein rotes Randbild nur am Umfang dieses Musters. Daher werden diese beiden latenten Bilder hintereinander entwickelt, und es wird die Oberflächenspannung V_h1 im Hintergrund gemessen, und das entwickelte Randbild durch den Tonersensor 37 oder 371 festgestellt. Entsprechend dem Ergebnis der Messung und Erfassung ist es möglich, die Umstände der Bilderzeugung zu beurteilen, so dass geeignete Einstellungen vorgenommen werden können. In diesem Fall werden sehr kleine Mengen an rotem und schwarzem Toner verwendet.
Die 17C und 17D zeigen Beispiele, bei denen Pseudomuster dargestellt sind. Hierbei sind diese Pseudomuster und latente elektrische Ladungsbilder dargestellt. 17C ist eine Ansicht, die zur Erfassung eines roten Randbildes verwendet wird, 17D ist eine Ansicht, die zur Erfassung eines schwarzen Randbildes verwendet wird. Vorzugsweise werden mehrere rechteckige latente Bilder vorgesehen, deren Länge 20 bis 50 mm beträgt. Bei dem in 17C gezeigten Fall wird, wenn die Hintergrundspannung V_h1 nahe an V_b1 gelangt, was die Bedingung darstellt, bei welcher eine Neigung zur Erzeugung eines roten Randbildes auftritt, das rote Tonerbild in dem v_hc-Abschnitt entwickelt. Wenn im Gegensatz bei dem in 17D gezeigten Fall die Hintergrundspannung V_h1 nahe an V_b2 herankommt, was eine Bedingung dafür darstellt, dass eine Neigung zur Erzeugung eines schwarzen Randbildes auftritt, so wird das schwarze Tonerbild in dem Vhk-Abschnitt entwickelt. Der in 17C gezeigte Entwicklungsbetrieb sowie der in 17D gezeigte Entwicklungsbetrieb können gleichzeitig durchgeführt werden. Selbst wenn die voranstehend erwähnten Pseudomuster verwendet werden, kann daher die Erzeugung eines Randbildes beurteilt werden, und eine Einstellung auf dieselbe Weise erfolgen, wie dies in den 17A und 17B gezeigt wurde.
Vorzugsweise wird der Entwicklerbetrieb sowohl für Rot als auch für Schwarz durchgeführt. Wenn bei einer dieser Farben jedoch ein Zustand auftritt, in welchem ein Randbild erzeugt werden kann, kann nur der Entwicklervorgang entweder für Rot oder für Schwarz durchgeführt werden. Es ist ebenfalls möglich, ein Randbild aus zwei Farben durch den Tonersensor zu messen, und eine Ladespannung und das Ausmaß der Belichtung so einzustellen, dass ein Randbild nicht erzeugt werden kann. In diesem Fall ist es möglich, die Messung der Spannung im Hintergrund wegzulassen. Das Verfahren zur Erfassung und Beurteilung eines Randbildes, welches im Zusammenhang mit den 17A bis 17D erläutert wurde, kann nicht nur zur Erfassung eines Randbildes eingesetzt werden, sondern auch zur Erfassung und Steuerung von Schleiern, die im Hintergrund erzeugt werden. Das bezüglich der 17A bis 17D beschriebene Verfahren zur Erfassung und Beurteilung eines Randbildes kann auch bei einem Einstellverfahren von Hand eingesetzt werden, bei welchem die Einstellungen durchgeführt werden, während das Randbild tatsächlich auf einem Papierblatt aufgezeichnet wird, und eine Einstellung entsprechend dem aufgezeichneten Bild erfolgt.
18 zeigt ein Beispiel für die Vorgehensweise des Anfangsbetriebsvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung. In 18 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Anfangseinstellbetrieb, das Bezugszeichen 2 die Messung des elektrischen Oberflächenpotentials des Fotorezeptors 2, die von dem Sensor 10 für das elektrische Potential durchgeführt wird, das Bezugszeichen 3 eine Einstellung von V₀ der Gitterspannungsversorgung 6, die durch die Steuerung 11 durchgeführt wird, das Bezugszeichen 4 eine Einstellung von V_h und L_h der Laserstrahlquelle 7, die durch die Steuerung 11 durchgeführt wird, das Bezugszeichen 5 eine Beurteilung von ΔV_h und ΔV_hm, die in 6 und 7 gezeigt sind, das Bezugszeichen 6 eine Messung der Randbilddichte Df (Tonerbild), die in 9 gezeigt ist, das Bezugszeichen 7 eine Messung der elektrischen Ladung des Toners, der Randbilddichte D_f, und der Anzahl anhaftender Trägerteilchen, das Bezugszeichen 8 eine Beurteilung der Bildqualität, etwa bezüglich der Erzeugung eines Randbildes, das Bezugszeichen 9 eine Beurteilung eines Fotorezeptors und eines Entwicklers, und das Bezugszeichen 10 den Start der Aufzeichnung (Bilderzeugung).
Vorzugsweise wird ein Bilderzeugungsvorgang über die voranstehend geschilderte Folge von Schritten begonnen. Bei der Beurteilung (8) der Bildqualität wird hauptsächlich die Erzeugung eines Randbildes beurteilt, jedoch werden auch vorzugsweise Schleier und die Bilddichte parallel zur Beurteilung des Auftretens eines Randbildes beurteilt. Abgesehen von der voranstehenden Schrittfolge können, wie voranstehend unter Bezugnahme auf verschiedene Beispiele erläutert, die folgenden Verfahren eingesetzt werden. Beispiele für einsetzbare Verfahren sind: ein Verfahren, bei welchem die Schritte (6) bis (9) oder die Schritte (2) bis (5) weggelassen sind, ein Verfahren, bei welchem die Schritte (7) und (9) weggelassen sind, ein Verfahren, bei welchem mitten während der Bilderzeugung zum Zweck der Bestätigung eine Aufzeichnung auf einem Papierblatt durchgeführt wird, ein Verfahren, bei welchem ein Vorgang zusätzlich vorgesehen ist, bei welchem Toner zusätzlich elektrisch geladen wird, vor der ursprünglichen Einstellung (1), und ein Verfahren, bei welchem der zusätzliche Vorgang vorgesehen ist, einen Teil des Toners durch neuen Toner zu ersetzen. In einem Fall, in welchem die Tonerbildmessung (6) oder die Entwicklermessung (7) nicht durchgeführt wird, kann der Anfangsbetriebsvorgang ausgeführt werden, ohne einen Entwicklungsvorgang durchzuführen, oder eine Entwicklereinheit zu betreiben.
19 zeigt den generellen Aufbau des Entwicklungsabschnitts des Farbbilderzeugungsgeräts, bei welchem ein Zweikomponentenentwickler als Entwicklungssystem verwendet wird, um ein latentes elektrisches Bild mit drei Pegeln zu entwickeln. Dieses Bilderzeugungsgerät weist eine Vorrichtung zur Messung der elektrischen Ladung des Toners auf, sowie eine Vorrichtung zur Messung des dynamischen elektrischen Widerstands des Entwicklers. Diese Vorrichtungen sind in der Entwicklereinheit angeordnet. Durch die voranstehend geschilderten Vorrichtungen ist es möglich, den Zustand des Entwicklers in dem Anfangsbetriebsvorgang und bei dem normalen Druckvorgang zu beurteilen.
Ein latentes elektrisches Ladungsbild mit drei Pegeln, welches auf dem Fotorezeptor 2 ausgebildet wird, wird durch die Farbentwicklereinheit 66 und die schwarze Entwicklereinheit 77 entwickelt. Die Farbentwicklereinheit 66 weist zwei Entwicklerrollen auf. Die eine ist eine Farbentwicklerrolle 67, bei welcher der ortsfeste Magnet 68 vorgesehen ist, und die andere ist eine Farbentwicklerrolle 69, in welcher der ortsfeste Magnet 70 vorgesehen ist. Entwickler wird durch die magnetischen Kräfte der Entwicklerrollen 67, 69 angezogen. Die Entwicklerrollen 67, 69 werden in der Richtung des in der Figur dargestellten Pfeils gedreht. Daher wird Entwickler durch die Entwicklerrollen 67, 69 befördert, während die Dicke einer Entwicklerschicht durch die Begrenzungsplatte 71 begrenzt wird. Wenn die Entwicklerrolle in Berührung mit dem Fotorezeptor 2 gelangt, kann ein farbiges latentes elektrisches Ladungsbild auf dem Fotorezeptor 2 entwickelt werden.
Die Entwicklerrolle 67 wird in entgegengesetzter Richtung zu jener des Fotorezeptors 2 gedreht, und die Entwicklerrolle 69 wird in derselben Richtung gedreht wie der Fotorezeptor 2. Die Entwicklermagnetpole des Magneten 70 gegenüberliegend dem Fotorezeptor 2 sind, wie in 19 gezeigt, so ausgebildet, dass die Magnetpole mit derselben Polarität miteinander verbunden sind. Infolge der voranstehend geschilderten Anordnung ist es möglich, den Entwicklerwirkungsgrad zu erhöhen, und ist es darüber hinaus möglich, eine Rolle mit kleinem Durchmesser zu verwenden, oder die Umdrehungsgeschwindigkeit zu verringern. Infolge der voranstehenden Anordnung tritt der Effekt nicht auf, dass die Entwicklerrichtung betont wird, wie bezüglich 6C erklärt wurde. Wie voranstehend erläutert wird der Entwicklerspalt auf 0,5 bis 1,5 mm eingestellt. Überschüssiger Entwickler, der durch die Begrenzerplatte 71 eingeschränkt wird, und Entwickler, dessen Toner während der Drehung der Farbentwicklerrolle 67 verbraucht wurde, werden zum Entwicklerrührabschnitt zurückgeschickt, der Rührschnecken 73, 74 aufweist, und zwar durch die Abstreifer 721, 722, so dass der Entwickler mit Toner gemischt wird, der durch die Tonerversorgungseinrichtung 76 geliefert wurde. Die Elektrode 75 ist zu dem Zweck vorgesehen, den dynamischen elektrischen Widerstand des Entwicklers und die elektrische Ladung des Toners zu messen.
Die schwarze Entwicklereinheit 77 ist ebenso aufgebaut wie die Farbentwicklereinheit 66. Die schwarze Entwicklereinheit 77 enthält: eine schwarze Entwicklerrolle 78, einen Magneten 79, eine rote Entwicklerrolle 80, einen Magneten 81, eine Begrenzerplatte 82, Abstreifer 831 und 832, Schneckenrührer 84 und 85, eine Elektrode 86 und eine Tonerversorgungsvorrichtung 87. Der Betrieb der schwarzen Entwicklereinheit 77 verläuft ebenso wie jener der Farbentwicklereinheit 66. Bei dieser schwarzen Entwicklereinheit 77 ist das Verhältnis des Begrenzungsplattenspaltes zum Entwicklerspalt vorzugsweise kleiner als bei der Farbentwicklereinheit 66, und zwar um 10 bis 20%, wobei das Verhältnis des Begrenzerplattenspaltes zum Entwicklerspalt normalerweise 0,7 bis 1,2 beträgt, obwohl sich der am besten geeignete Wert entsprechend dem Entwickler, dem magnetischen Muster des Magneten und der Position der Begrenzerplatte ändert.
Der Grund dafür, dass das Verhältnis des Begrenzerplattenspaltes zum Entwicklerspalt wie voranstehend geschildert festgelegt ist, liegt daran, dass der Entwickler dazu veranlaßt wird, sanft in Berührung mit dem Fotorezeptor 2 zu gelangen, um so zu verhindern, dass der Farbtoner, der bereits entwickelt wurde, abgeschabt wird. Die voranstehend geschilderten Maßnahmen können insbesondere bei der schwarzen Entwicklerrolle 78 eingesetzt werden, deren Drehrichtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Fotorezeptors 2 verläuft. In der schwarzen Entwicklereinheit 77 ist eine Trägerfangrolle 88 vorgesehen, um Träger zu entfernen, der sich auf dem Fotorezeptor 2 festgesetzt hat. Da der Farbentwicklerträger durch die schwarze Entwicklerrolle entfernt werden kann, entfernt die Trägerfangrolle 88 hauptsächlich den Träger des schwarzen Entwicklers. Hierbei kann der Träger durch die Magnetkraft entfernt werden, die von dem Magneten 89 erzeugt wird, der in der Trägerfangrolle 88 vorgesehen ist. Weiterhin kann der Träger durch die elektrischen Kräfte entfernt werden, die von der Vorspannungsversorgung (V_b2) 15, der Vorspannungsversorgung (V_bc) 90, und der Wechselspannungsversorgung (AC1) 16 erzeugt werden. Der Spalt zwischen der Trägerfangrolle 88 und dem Fotorezeptor 2 wird auf 0,5 bis 1 mm eingestellt. Die Spannung, welche der Trägerfangrolle 88 aufgeprägt wird, wird vorzugsweise auf einen hohen Wert eingestellt, solange der entwickelte Farbtoner nicht von dem Fotorezeptor 2 entfernt wird. Im einzelnen ist es sinnvoll, den Gleichspannungsanteil auf V_b2 bis V₀ festzulegen, und die Wechselspannungsanteil so, dass die Effektivspannung 200 bis 500V beträgt.
20 zeigt beispielhaft ein Verfahren zum Messen eines dynamischen elektrischen Widerstands eines magnetischen Zweikomponentenentwicklers, sowie ein Verfahren zur Messung der elektrischen Ladung des Toners. Dieses Verfahren wird bei der in 19 gezeigten Ausführungsform eingesetzt.
Es sind Elektroden 75 und 86 vorgesehen, die auf den Entwickler einwirken, der von den Entwicklerrollen 69 und 78 magnetisch angezogen und befördert wird. Hierbei liegen die Elektroden 75 und 86 den Magnetpolen der Magneten gegenüber, die in den Entwicklerrollen 69 und 78 aufgenommen sind, wobei im wesentlichen dieselben Spalte wie der Entwicklerspalt zwischen der Entwicklerrolle und dem Fotorezeptor 2 zwischen der Elektrode 75 und der Entwicklerrolle 69 sowie zwischen der Elektrode 86 und der Entwicklerrolle 78 eingestellt werden. Vorzugsweise werden die Elektroden 75 und 86 mit einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht, die 0,1 bis 0,5 mal so hoch ist wie die Umdrehungsgeschwindigkeit der Entwicklerrollen 69 und 78, jedoch können die Elektroden 75 und 86 auch als ortsfeste Rollen ausgebildet sein. Wenn der dynamische elektrische Widerstand des Entwicklers gemessen wird, wird der Schalter 91 eingeschaltet, so dass eine Spannung durch die Wechselspannungsversorgung 93 angelegt werden kann, und dann wird die an den Widerstand 92 abfallende Spannung gemessen, und in den dynamischen elektrischen Widerstand des Entwicklers umgewandelt. Die Messung kann auch mit einer Gleichspannung durchgeführt werden. In diesem Fall kann die Polarität so festgelegt werden, dass Toner an der Elektrode nicht anhaften kann. Vorzugsweise wird eine Wechselspannung eingesetzt, da das Anhaften von Toner an beiden Elektroden und den Entwicklerrollen 69 und 78 schwierig ist, wenn eine Wechselspannung angelegt wird.
Die Frequenz der angelegten Wechselspannung beträgt vorzugsweise 50 bis 1000 Hz, und die Effektivspannung 15 bis 200V. Die elektrische Ladung des Toners wird auf solche Weise gemessen, dass die Entwicklerrollen 69 und 78 mit den Elektroden über den Widerstand 92 verbunden werden, und die an den Widerstand 92 abfallende Spannung gemessen und in die elektrische Ladung des Toners umgewandelt wird. Der elektrische Strom, der in der Messschaltung fließt, ist im wesentlichen proportional zur elektrischen Ladung des Trägers. Daher kann die elektrische Ladung des Toners indirekt gemessen werden. Durch die voranstehend geschilderte Messeinrichtung werden der dynamische elektrische Widerstand und die elektrische Ladung des Toners in dem Rnfangsbetriebsvorgang gemessen, in dem Druckvorgang, und in dem Entwicklereinheitsbetriebsvorgang, der durchgeführt werden soll, bevor der Anfangsbetriebsvorgang beginnt. Aus den Ergebnissen der voranstehend geschilderten Messung kann beurteilt werden, ob das Messergebnis in einem Bereich liegt, in welchem keine Randbilder auftreten, ob es in einem Bereich ist oder nicht, in welchem eine ausreichend hohe Bilddichte erzielt werden kann, ob es in einem Bereich liegt, in welchem das Auftreten von Schleiern in der Praxis unterdrückt werden kann, und ob der Entwickler das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat.
Vorzugsweise wird eine Programmierung auf solche Weise durchgeführt, dass sich die festgelegten Werte entsprechend der Vorgeschichte der Benutzung des Entwicklers ändern. Auf jeden Fall ist es möglich, wenn bezüglich der elektrischen Ladung des Toners ermittelt wird, dass sie in einem Bereich von ± 20% in Bezug auf den festgelegten Wert liegt, und wenn in Bezug auf den dynamischen elektrischen Widerstand ermittelt wird, dass dieser in einem Bereich von + 50% in Bezug auf den festgelegten Wert liegt, dass ein Bild mit hoher Qualität zur Verfügung gestellt werden kann, ohne dass andere Bedingungen wesentlich geändert werden. Die voranstehenden Ergebnisse wurden durch eine Reihe von Versuchen bestätigt, die von den Erfindern durchgeführt wurden. Wenn die Anzahl an Wiederholungen daher einen vorbestimmten Wert erreicht, nachdem der Anfangsbetriebsvorgang entsprechend vorbestimmten Vorgaben durchgeführt wurde, kann daher festgestellt werden, dass der Toner das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat.
Bei der in 19 dargestellten Anordnung befindet sich die Elektrode an einem Ort, an welchem sie in Berührung mit Entwickler kommt, nachdem dieser bei der Entwicklung eingesetzt wurde. Wenn jedoch eine Messung im Druckbetrieb durchgeführt wird, so wird das Meßergebnis durch die Dichte des Toners vor und nach der Entwicklung beeinflußt. Um den Einfluß von Schwankungen der Tonerdichte zu verhindern wird vorzugsweise die Messung bei dem Entwickler vor der Entwicklung durchgeführt.
21 zeigt schematisch den generellen Aufbau des Bilderzeugungsabschnitts des Bilderzeugungsgeräts, bei welchem eine Fotorezeptortrommel aus amorphem Silizium (a – Si) vorgesehen ist.
Wenn die Oberflächenspannung gemessen und gesteuert bzw. geregelt wird, so ist es, wie voranstehend in Bezug auf die 1 und 19 erläutert wurde, möglich, die Hintergrundspannung in einem vorbestimmten Bereich zu halten. Bei einem Fotorezeptor, der aus amorphem Silizium (a – Si) besteht, verschlechtert sich jedoch die Auflösung entsprechend dem Einsatz des Fotorezeptors. Wenn daher ein aus amorphem Silizium (a – Si) bestehender Fotorezeptor für eine Rufzeichnung mit mehreren Werten verwendet wird, ist die Stabilisierung der Hintergrundspannung schwierig. Der Grund dafür, dass die Hintergrundspannung nicht stabil ist, liegt daran, dass ein aus amorphem Silizium (a – Si) bestehender Fotorezeptor dazu neigt, durch Ozon und Stickoxid angegriffen zu werden, die infolge der Koronaentladung erzeugt werden, die von der Ladevorrichtung 17 hervorgerufen wird.
Um zu verhindern, dass ein aus amorphem Silizium (a – Si) bestehender Fotorezeptor angegriffen wird, wird der Fotorezeptor, nachdem er mit einem CVD-Verfahren behandelt wurde, um einen Film auf seiner Oberfläche auszubilden, mit Isolieröl (Silikonöl oder Mineralöl) oder Wachs imprägniert oder beschichtet, oder wird alternativ hierzu bei dem Fotorezeptor eine Politur der Oberfläche durchgeführt, oder ein dünner Ölfilm auf der Oberfläche des Fotorezeptors bei dem Bilderzeugungsvorgang ausgebildet. Alternativ hierzu wird Pulvertoner verwendet, welchem von außen ein Ölbestandteil oder ein Wachsbestandteil hinzugefügt wird, während dieses Bestandteil der Fotorezeptorschicht zugeführt wird. Alternativ hierzu wird ein isolierender, flüssiger Entwickler verwendet. Infolge der voranstehenden Maßnahmen kann verhindert werden, dass bei der Koronaentladung auftretende Substanzen an der Fotorezeptoroberfläche anhaften, oder können Ergebnisse der Koronaentladung von der Fotorezeptoroberfläche entfernt werden. Werden die voranstehend geschilderten Gegenmaßnahmen vorgenommen, lassen sich die geschilderten Schwierigkeiten ausräumen. Wenn der aus amorphem Silizium (a – Si) bestehende Fotorezeptor unter Einsatz der voranstehend geschilderten Verfahren verwendet wird, und der voranstehend erwähnte Anfangsbetriebsvorgang eingesetzt wird, so ist es möglich, in Farbbild mit hoher Qualität auszubilden.
Wenn flüssiger Entwickler verwendet wird, ist es erforderlich, eine neue Vorrichtung vorzusehen, um einen ausreichend hohen Effekt zu bewirken, und darüber hinaus für sichere Umweltbedingungen zu sorgen. 21 zeigt schematisch eine derartige Ausführungsform. Die aus amorphem Silizium (a – Si) bestehende Fotorezeptortrommel 94 wird durch die Ladevorrichtung 3 elektrisch aufgeladen, und dann wird ein latentes elektrisches Ladungsbild mit drei Pegeln durch die Laserstrahlen 8 erzeugt. Daraufhin wird das latente Bild durch die Farbentwicklereinheit 95 und die schwarze Entwicklereinheit 100 entwickelt, so dass ein Tonerbild aus zwei Farben hergestellt werden kann. In der Farbentwicklereinheit 95 ist eine leitfähige Entwicklerrolle 96 vorgesehen, an welche eine Vorspannung angelegt wird, und es wird Entwickler der Entwicklerrolle 96 von einer Düse 97 aus zugeführt, um das Bild zu entwickeln. Nachdem die Entwicklung beendet ist, wird überschüssiger Entwickler durch die schwammartige Andruckrolle 98 entfernt.
Der Spalt, der zwischen der Fotorezeptortrommel 94 und der Entwicklerrolle 96 vorhanden ist, wird auf 0,1 bis 0,5 mm eingestellt, und der Spalt zwischen der Fotorezeptortrommel 94 und der Quetschrolle 98 wird auf 0 bis 0,5 mm eingestellt. In diesem Fall wird die Quetschstange 99 dazu verwendet, von der Quetschrolle 98 Entwickler auszuquetschen.
Ebenso wie voranstehend geschildert weist die schwarze Entwicklereinheit 100 auf: eine Düse 101, eine Entwicklerrolle 102, eine Quetschrolle 103 und eine Quetschstange 104. Da die Entwicklerrolle 102 in derselben Richtung gedreht wird wie die Fotorezeptortrommel 94, kann Farbtoner, der bereits auf der Fotorezeptortrommel 95 anhaftet, nur schwer durch die Entwicklerrolle 102 abgeschabt werden.
Der Sensor 10 für das elektrische Potential und der Tonersensor 37 sind hinter der Farbentwicklereinheit und der schwarzen Entwicklereinheit angeordnet. Wenn der Sensor 10 für das elektrische Potential in dieser Position angeordnet ist, ist es bei der Messung des elektrischen Potentials im Hintergrund erforderlich, die Abschwächung der Spannung im Bereich der schwarzen Entwicklereinheit zu korrigieren. Allerdings ist die voranstehend geschilderte Anordnung dann vorteilhaft, wenn die Spannung eines entwickelten Tonerbildes gemessen wird, um die elektrische Ladung des Toners zu ermitteln.
Nachdem die elektrischen Aufladungspolaritäten des schwarzen und des farbigen Tonerbildes durch die Ladevorrichtung 17 eingestellt wurden, werden beide Tonerbilder auf ein kontinuierliches Papierblatt übertragen, durch die Einwirkung eines elektrischen Übertragungsfeldes, welches von der Übertragungsrolle 106 erzeugt wird. Restlicher Toner und flüssiger Entwickler werden von der Oberfläche der Fotorezeptortrommel 94 abgewischt, und gleichzeitig wird ein dünner Film aus Öl auf der Oberfläche der Fotorezeptortrommel 94 erzeugt. Die restliche elektrische Ladung wird von der Oberfläche der Fotorezeptortrommel durch die Entladungslampe entfernt. Dann beginnt das Gerät mit dem nächsten Bilderzeugungszyklus.
Um mit den Umweltbelastungen fertig zu werden, die durch die Verdampfung von Isolieröl hervorgerufen werden, welches in dem Entwickler enthalten ist, und um Sicherheitsprobleme auszuschalten, die durch die Entzündung des Isolieröls hervorgerufen werden, und um darüber hinaus verschiedene Schwierigkeiten auszuschalten, die durch Ergebnisse der Koronaentladung hervorgerufen werden, ist es bei der voranstehend geschilderten Anordnung erforderlich, dass der Zündpunkt des Isolieröls nicht niedriger als 60°C ist, und vorzugsweise liegt der Zündpunkt des Isolieröls im Bereich zwischen 65°C und 85°C. Wenn der Zündpunkt niedriger als 60 °C ist, können durch die Verdampfung des Isolieröls beträchtliche Schwierigkeiten hervorgerufen werden. Ist der Zündpunkt höher als 85°C, so wird die Entwicklungsgeschwindigkeit verringert, und es wird schwierig, vor der Aufladung einen dünnen Film aus Öl gleichmäßig auszubilden.
Wie voranstehend geschildert, wird bei dem Bilderzeugungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung während des Anfangsbetriebsvorgangs, in welchem die Fotorezeptortrommel eine vorbestimmte Anzahl an Umdrehungen gedreht wird, die Schwankung der Spannung im Hintergrund durch den Sensor 10 für das elektrische Potential gemessen, und wird ein Randbild durch den Tonersensor 37 festgestellt. Infolgedessen kann beurteilt werden, ob ein Bild mit mehreren Farben normal gedruckt werden kann oder nicht.
22 zeigt schematisch die Ausbildung des Bilderzeugungsabschnitts eines Bilderzeugungsgeräts, bei welchem ein nicht magnetischer Einkomponentenentwickler verwendet wird.
Wenn die Fotorezeptortrommel 110 gedreht wird, wird sie durch die Laderolle 111 gleichmäßig auf eine Spannung aufgeladen, die von der Hochspannungsversorgung 112 und der Wechselspannungsversorgung 16 geliefert wird. Daraufhin wird ein latentes elektrisches Ladungsbild mit drei Pegeln auf der Fotorezeptortrommel 110 durch die Laserstrahlen 8 erzeugt. Das so erzeugte latente Bild wird als Zweifarb-Tonerbild durch die Farbentwicklungseinheit 113 und die schwarze Entwicklereinheit 118 entwickelt. Da die Entwicklereinheiten 113 und 118 miteinander vereinigt ausgebildet sind, ist es möglich, sie kostengünstig kompakt auszubilden. In der Farbentwicklereinheit 113 wird die Entwicklung folgendermaßen durchgeführt. Unmagnetischer Einkomponententoner wird der Entwicklerrolle 114 durch die Rücksetz- und Versorgungsrolle 116 zugeführt. Der so zugeführte unmagnetische Einkomponententoner wird durch das Lademesser 115 elektrisch aufgeladen. Die Entwicklerrolle 114 wird dazu veranlaßt, in Berührung mit der Fotorezeptortrommel 110 zu gelangen, oder jedenfalls nahe an die Fotorezeptortrolle 110 zu gelangen, und das latente Bild wird entwickelt, während an die Entwicklerrolle 114 eine Spannung angelegt wird, die von der Vorspannungsversorgung (V_b1) 13 und der Wechselspannungsversorgung (AC1) 16 geliefert wird.
Um die Erzeugung eines Randbildes zu verhindern wird ein Spalt, der zwischen der Fotorezeptortrommel 110 und der Entwicklerrolle 114 vorhanden ist, auf einen Wert eingestellt, der nicht größer als 0,2 mm, und vorzugsweise steht die Entwicklerrolle 114 in Berührung mit der Fotorezeptortrommel 110. Die Rücksetz- und Versorgungsrolle 116 ist zu dem Zweck vorgesehen, an der Rolle anhaftenden Toner zu entfernen. Die elektrische Ladung des Farbtoners, mit welchem die erste Entwicklung durchgeführt wird, beträgt 5 bis 50 μC/g. Vorzugsweise liegt die elektrische Ladung des Farbtoners im Bereich von 10 bis 30 µC/g. Wenn die elektrische Ladung des Farbtoners auf 10 bis 30 µC/g gehalten wird, so ist es möglich, sowohl die Unterdrückung eines Randbildes als auch die Ausbildung einer hohen Bilddichte zu erzielen, und darüber hinaus tritt kaum das Abschaben von Toner durch die zweite Entwicklerrolle 119 auf.
Ebenso wie bei der Farbentwicklereinheit 113 weist die schwarze Entwicklereinheit 118 auf: eine schwarze Entwicklerrolle 119, eine Ladeklinge 120, eine Rücksetz- und Versorgungsrolle 121, und ein Tonerversorgungsblech 122. Das latente Bild wird entwickelt, während an die Entwicklerrolle 119 eine Spannung angelegt wird, die von der Vorspannungsversorgung (Vb₂) 15 und der Wechselspannungsversorgung (AC1) 16 geliefert wird. Die Farbentwicklerrolle 114 und die schwarze Entwicklerrolle 119 werden in der Richtung eines in der Figur dargestellten Pfeils gedreht. Vorzugsweise sind die Umfangsgeschwindigkeiten dieser Rollen 0,7 bis 2,0 mal so hoch wie die Umdrehungsgeschwindigkeit der Fotorezeptortrommel 110. Insbesondere ist die Umdrehungsgeschwindigkeit der schwarzen Entwicklerrolle 119 0,8 bis 1,2 mal so hoch wie jene der Fotorezeptortrommel 110, so dass das erzeugte Farbtonerbild nicht abgeschabt werden kann.
Ein Spalt, der zwischen der Fotorezeptortrommel 110 und der schwarzen Entwicklerrolle 119 vorhanden ist, ist vorzugsweise nicht größer als 0,2 mm, unter dem Gesichtspunkt, das Abschaben des Tonerbildes zu verhindern, und alternativ hierzu steht die schwarze Entwicklerrolle 119 in geringfügiger Berührung mit der Fotorezeptortrommel 110. Die elektrische Ladung des schwarzen Toners kann annähernd gleich hoch sein wie jene des Farbtoners.
Auf dieselbe Weise wie in 21 gezeigt ist der Sensor 10 für das elektrische Potential hinter beiden Entwicklereinheiten angeordnet, und mißt die Ladespannung der Fotorezeptortrommel und das elektrische Potential des anhaftenden Toners. Die Polaritäten des entwickelten Farbtonerbildes und des schwarzen Tonerbildes werden durch die Ladevorrichtung (C2) 19 eingestellt. Daraufhin werden das Farbtonerbild und das schwarze Tonerbild auf das Übertragungsband 125 durch die Übertragungsrolle 123 übertragen, an welche eine Spannung angelegt wird, die von der Hochspannungsversorgung 124 geliefert wird. Das Übertragungsband 125 und der übertragene Toner werden der Wärmeeinwirkung durch die Wärmeaustauschrolle 129 und die Heizrolle 127 ausgesetzt, so dass sie in einen halbgeschmolzenen Zustand versetzt werden.
Die Heizrolle 127 wird auf eine vorbestimmte Temperatur durch die Heizvorrichtung 126 erwärmt, die in der Heizrolle 127 vorgesehen ist. Wenn der auf diese Art und Weise entfernte Toner in Berührung mit einem Blatt aus Aufzeichnungspapier 22 gebracht wird, welches durch die Gegenrolle 128 angedrückt wird, kann der Toner auf das Blatt aus Aufzeichnungspapier 22 übertragen und gleichzeitig fixiert werden. Vorzugsweise werden die Toneroberfläche und die Blattoberfläche durch die Heizvorrichtung 132 erwärmt, bevor der Toner in Berührung mit dem Blatt aus Aufzeichnungspapier gebracht und an dieses angedrückt wird. Hierdurch kann das Fixieren erleichtert werden. Die reflektierende Platte 133 ist zu dem Zweck vorgesehen, den thermischen Wirkungsgrad der Heizvorrichtung 132 zu erhöhen. Die Temperatur der Heizrolle 127 wird entsprechend der Temperatur der Wärmeaustauschrolle oder der Temperatur des Übertragungsbandes gesteuert, bevor dieses die Heizrolle 127 erreicht.
Bei dem voranstehend geschilderten Fixiersystem ist es möglich, die Temperatur der Heizrolle 127 und des Blatts aus Aufzeichnungspapier abzusenken, verglichen mit einem konventionellen Fixiersystem, welches die Heizrolle und die Gegenrolle aufweist. Das Ausmaß der Verformung des Blatts aus Aufzeichnungspapier kann daher verringert werden, und ein zusätzlicher Verbrauch an elektrischer Energie kann unterdrückt werden. Weiterhin zeichnet sich dieses Fixiersystem durch folgende Eigenschaften aus: es ist möglich, eine 100%-ige Übertragung zu erzielen; es kann Toner mit kleiner Korngröße von 3 bis 6 μm verwendet werden, und es kann Toner eingesetzt werden, dessen Pigmentanteil 10 bis 30 Gew.-% beträgt. Bei einem konventionellen Fixiersystem ist es schwierig, einen derartigen Toner einzusetzen. Wenn das Fixiersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, so kann ein Bild mit hoher Dichte aufgezeichnet werden, wenn nur eine kleine Menge an Toner eingesetzt wird.
Daraufhin wird das Übertragungsband 125 durch die Wärmeaustauschrolle 129 gekühlt, und durch Kühlluft, die von dem Gebläse 131 der Kühleinheit 130 zugeführt wird. Dann wird mit dem Gerät der nächste Übertragungsvorgang durchgeführt. Bei dem vorliegenden System kann durch die Wärmeaustauschrolle 129 Wärme zurückgewonnen werden, so dass der thermische Wirkungsgrad der Fixiereinheit verbessert werden kann, und Energie gespart werden kann.
Die Wärmeaustauschrolle 129 weist ein Wärmeaustauschrohr auf. Dieses Wärmeaustauschrohr besteht aus einem Metallrohr, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium, in welchem Wasser oder Alkohol enthalten ist. Alternativ hierzu besteht dieses Wärmeaustauschrohr aus einem Rohr, dessen Innenseite durch Kapellarbauteile abgedeckt ist, in denen Wasser oder Alkohol aufgenommen ist. Nach der Beendigung der Übertragung wird restlicher Toner von der Oberfläche der Fotorezeptortrommel 110 durch die Reinigungsvorrichtung 134 entfernt. Die Reinigungsvorrichtung 134 weist auf: eine Reinigungsklinge 135, eine Pelzbürste 136, eine Schlagstange 137, und eine Tonerausstoßschnecke 138.
Wenn die Hintergrundspannung und die Spannung des anhaftenden Toners durch den Sensor 10 für das elektrische Potential bei diesem Gerät gemessen werden, so ist es möglich zu beurteilen, ob ein zweifarbiges Bild normal gedruckt werden kann oder nicht, in dem Anfangsbetriebsvorgang, bei welchem der Fotorezeptor 110 eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen gedreht wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein unmagnetischer Einkomponententoner sowohl bei der Farbentwicklung als auch bei der Schwarzentwicklung verwendet. Allerdings kann auch ein magnetischer Zweikomponentenentwickler entweder bei der Farbentwicklung oder bei der Schwarzentwicklung eingesetzt werden und es kann ein magnetischer Einkomponentenentwickler für die Schwarzentwicklung verwendet werden. Bei Betrachtung des thermischen Alirkungsgrades ist es vorzuziehen, dass der Übertragungs- und Fixierabschnitt, in welchem das Übertragungsband vorgesehen ist, in einem oberen Abschnitt der Fotorezeptortrommel angeordnet sind. Es ist möglich, die Konstruktion auf die voranstehend geschilderte Art und Weise abzuändern.

Claims

Farbbilderzeugungsgerät, umfassend: a1) eine Erzeugungsvorrichtung (3, 7) für ein latentes Bild zur Ausbildung eines latenten elektrostatischen Bildes, welches zumindest drei Pegel (?5, ?4, ?3) des elektrischen Potentials aufweist, auf einem Fotorezeptorkörper (2); a2) wobei das latente Bild in mindestens einem ersten Abschnitt (48) ein erstes elektrisches Potential (Vo1), in mindestens einem zweiten Abschnitt (49) ein zweites elektrisches Potential (Vk1) und in mindestens einem dritten Abschnitt außerhalb des ersten bzw. zweiten Abschnittes (48, 49) ein Hintergrundpotential (Vh1) aufweist, wobei das erste Potential (Vo1) höher als das Hintergrundpotential (Vh1) und das zweite Potential (Vk1) niedriger als das Hintergrundpotential (Vh1) ist; b1) eine Entwicklungsvorrichtung (12, 14) zum Entwickeln des ersten bzw. zweiten Abschnitts des latenten Bildes mit einem ersten bzw. zweiten verschiedenfarbigen Toner, dessen Polarität sich von jener des ersten bzw. zweiten Abschnitts des latenten Bildes unterscheidet, um zumindest ein zweifarbiges Tonerbild (48, 49) zu erzeugen; b2) wobei die Entwicklungsvorrichtung (12, 14) eine erste Entwicklungsrolle (12) zur Anbringung des ersten Toners an den ersten Abschnitt (Vol) und eine zweite Entwicklungsrolle (14) zur Rnbringung des zweiten Toners an den zweiten Abschnitt (Vk1) umfasst und wobei an die erste bzw. zweite Entwicklungsrolle (12) eine erste bzw. zweite Vorspannung (Vb1; Vb2) zum Aufbringen des entsprechenden Toners an den ersten bzw. zweiten Abschnitt angelegt wird, die größer bzw. kleiner als das Hintergrundpotential (Vh1) ist; c) eine Randbild-Erfassungsvorrichtung zum Feststellen, ob der erste oder zweite Toner in einem Übergangsbereich (54) zwischen dem zweiten und dem dritten Abschnitt bzw. dem ersten und dem dritten Abschnitt anhaftet, mit: – einer Oberflächenspannungs-Messeinrichtung (10) zum Messen der Oberflächenspannung (Vhn) in dem dritten Abschnitt auf dem Fotorezeptorkörper (2); – einer Vergleichseinrichtung (11) zum Vergleichen der gemessenen Oberflächenspannung (Vhn) mit einem vorgegebenen Spannungsdifferenzwert (ΔVhm), bei dem der erste oder zweite Toner in einem Übergangsbereich (54) zwischen dem zweiten und dem dritten Abschnitt bzw, dem ersten und dem dritten Abschnitt anhaftet; und d) eine Steuervorrichtung zum Steuern des Beginns der Farbbilderzeugung auf dem Aufzeichnungsblatt, wenn die Randbild-Erfassungsvorrichtung als Ergebnis des Vergleichs feststellt, dass die gemessene Oberflächenspannung (Vhn) kleiner als der vorgegebene Spannungsdifferenzwert (ΔVhm) ist.
Farbbilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, bei dem der vorgegebene Spannungsdifferenzwert (ΔVhm) einen Wert darstellt, bei dem das elektrische Feld (50, 51) im Übergangsbereich zwischen dem zweiten Abschnitt und dem dritten Abschnitt gleich oder größer als das elektrische Feld (Eb1) ist, das sich als Folge der ersten Vorspannung (Vh1) ergibt.
Farbbilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, bei dem der vorgegebene Spannungsdifferenzwert (ΔVhm) einen Wert darstellt, bei dem das elektrische Feld im Übergangsbereich zwischen dem ersten Abschnitt und dem dritten Abschnitt gleich oder kleiner als das elektrische Feld (Eb2) ist, das sich als Folge der zweiten Vorspannung (Vh2) ergibt.
Farbbilderzeugungsgerät, umfassend: a1) eine Erzeugungsvorrichtung (3, 7) für ein latentes Bild zur Ausbildung eines latenten elektrostatischen Bildes, welches zumindest drei Pegel (?5, ?4, ?3) des elektrischen Potentials aufweist, auf einem Fotorezeptorkörper (2); a2) wobei das latente Bild in mindestens einem ersten Abschnitt (48) ein erstes elektrisches Potential (Vo1), in mindestens einem zweiten Abschnitt (49) ein zweites elektrisches Potential (Vk1) und in mindestens einem dritten Abschnitt außerhalb des ersten und zweiten Abschnittes (48, 49) ein Hintergrundpotential (Vh1) aufweist, wobei das erste Potential (Vo1) höher als das Hintergrundpotential (Vh1) und das zweite Potential (Vkl) niedriger als das Hintergrundpotential (Vh1) ist; b1) eine Entwicklungsvorrichtung (12, 14) zum Entwickeln des ersten bzw. zweiten Abschnitts des latenten Bildes mit einem ersten bzw. zweiten verschiedenfarbigen Toner, dessen Polarität sich von jener des ersten bzw. zweiten Abschnitts des latenten Bildes unterscheidet, um zumindest ein zweifarbiges Tonerbild (48, 49) zu erzeugen; b2) wobei die Entwicklungsvorrichtung (12, 14) eine erste Entwicklungsrolle (12) zur Anbringung des ersten Toners an den ersten Abschnitt (Vo1) und eine zweite Entwicklungsrolle (14) zur Anbringung des zweiten Toners an den zweiten Abschnitt (Vk1) umfasst und wobei an die erste bzw. zweite Entwicklungsrolle (12) eine erste bzw. zweite Vorspannung (Vb1; Vb2) zum Aufbringen des entsprechenden Toners an den ersten bzw. zweiten Abschnitt angelegt wird, die größer bzw. kleiner als das Hintergrundpotential (Vh1) ist; c) eine Randbild-Erfassungsvorrichtung zum Feststellen, ob der erste oder zweite Toner in einem Übergangsbereich (54) zwischen dem zweiten und dem dritten Abschnitt bzw. dem ersten und dem dritten Abschnitt anhaftet, mit: – einer Messeinrichtung (37, 36) zum Messen der Menge des in dem Übergangsbereich (54) zwischen dem zweiten und dritten Abschnitt anhaftenden ersten Toners bzw. der Menge des in dem Übergangsbereich (54) zwischen dem ersten und dritten Abschnitt anhaftenden zweiten Toners des latenten Bilds auf dem Fotorezeptorkörper (2), und – einer Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen der gemessenen Menge mit einem vorgegebenen Wert für die Menge von anhaftendem Toner, d) eine Steuervorrichtung zum Steuern des Beginns der Farbbilderzeugung auf dem Aufzeichnungsblatt, wenn die Randbild-Erfassungsvorrichtung als Ergebnis des Vergleichs feststellt, dass die gemessene Tonermenge kleiner als der vorgegebene Wert ist.