DE2651310C2 - Elektrofotografisches Kopiergerät mit einer pro Kopierzyklus zwei Umdrehungen ausführenden Trommel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisches Kopiergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Gerät dieser Art (IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 16, No. 9, Seite 2958) sind am Umfang einer Trommel mit einer fotoleitfähigen Beschichtung eine erste Aufladungsvorrichtung, eine Bild-Belichtungsvorrichtung* eine Entwieklungs- und Reinigungsvorrichtung, eine Bildübertragungsstation mit einer zweiten Aufladungsvorrichtung, eine dritte Aufladungsvorrichtung und eine Totalbelichtungsstation angeordnet. Eine ähnliche Vorrichtung ist mit der DE-PS 26 11 499 vorgeschlagen worden. Bei ihr sind die erste und die zweite Aufladungseinrichtung zu einer einzigen Einrichtung zusammengefaßt. Einen grundsätzlichen ähnlichen Aufbau weist auch der Gegenstand der älteren Anmeldung gemäß der DE-OS 26 26 037 auf, bei dem jedoch eine dritte Aufladungseinrichtung fehlt.

Allen vorgenannten Kopiergeräten ist gemeinsam, daß bei ihnen eine Magnetbürsteneinheit sowohl zur Entwicklung des elektrostatischen Bildes als auch zur anschließenden Reinigung der Trommeloberfläche verwendet wird. Dies führt zwar zu einem einfachen

ίο Aufbau des Kopiergerätes, läßt aber eine zufriedenstellende Reinigungswirkung nur erwarten, wenn eine hohe Vorspannung an die Magnetbürste angelegt wird. Wenn die an die Magnetbürste angelegte Vorspannung niedrig ist, entsteht auf dem bildmäßig nicht belichteten oder

weißen Teil des kopierten Bildes ein Schleier, und man erhält eine schlechte Reinigung. Wenn andererseits eine hohe Vorspannung an die Magnetbürste angelegt wird, tritt keine Schleierbildung auf, und man erhält eine ausgezeichnete Reinigung. Das Anlegen einer hohen

Vorspannung führt jedoch zu einem niedrigen Bildschwärzungsgrad der Kopie. Somit resultiert die Verbesserung des Reinigungseffektes in einer Verschlechterung des Bildschwärzungsgrades. Diese Tatsache erlegt eine Beschränkung auf sowohl hinsichtlich der Verbesserung der Reinigungswirkung als auch hinsichtlich einer Verbesserung des Bildschwärzungsgrades. Von der Anmelderin durchgeführte Untersuchungen des Reinigungsphänomens haben klargemacht, warum bei der herkömmlichen Reinigungsvorrichtung

jo eine hohe Vorspannung angelegt werden muß. Untersuchungen wurden durchgeführt für die Aufladungsbedingungen der fotoleitfähigen Trommel und des Toners für den Fall, in welchem eine positive Aufladung und eine Totaibelichtung nach der Bildübertragung durchgeführt werden. Als Ergebnis der Untersuchung wurde die Tatsache klar, daß in der fotoleitfähigen Schicht auf der Trommel, speziell derjenige Teil der fotoleitfähigen Schicht, der dem Bereich entspricht, in dem keine Übertragung stattgefunden hai, eine Polarität induziert wird, die derjenigen des Toners entgegengesetzt ist, d. h. eine negative Polarität. Dies ist die Antwort für die zuvor erwähnte Frage. Genauer ausgedrückt wurde die Übertragung des Tonerbildes auf ein Kopierpapier, dessen Größe kleiner als diejenige der zu kopierenden Vorlage ist, beschrieben. Mehr als 80% des Toners auf demjenigen Teil der Trommel, welcher dem Kopierpapier gegenüberliegt, wird auf das Kopierpapier übertragen, und es ist leicht, diesen Teil der Trommel vom restlichen Toner zu reinigen. Speziell der andere Teil

so der Trommel läßt sich nicht leicht vom Resttoner reinigen. Die elektrische Ladung des Resttoners wird von positiver Polarität (Eigenleitungspolarität) auf negative Polarität gebracht, und zwar durch die auf negativem Potential gehaltene zweite Aufladungsvor-

richtung in der Übertragungsstation. Wenn die fotoleitfähige Schicht, an der negativ geladener Toner haftet, bei der zweiten Aufladung vollständig auf positive Polarität aufgeladen wird, wird der Toner wieder positiv aufgeladen. Zu diesem Zeitpunkt weist die dem Resttoner gegenüberliegende fotoleitfähige Schicht negative Polarität auf. Danach wird die fotoleitfähige Oberfläche total belichtet, was dazu führt, daß die elektrischen Ladungen auf der fotoleitfähigen Schicht vollständig entfernt werden mit Ausnahme der Ladungen auf demjenigen Bereich der fotoleitfähigen Schicht, welcher dem Resttoner mit positiver Polarität gegenüberliegt. Man sieht also, daß der positiv geladene Resttoner durch diejenigen negativen Ladungen ange-

zogen wird, welche in dem dem Resttoner gegenüberliegenden Bereich der fotolejtfähigen Oberfläche induziert werden. Folglich macht die Entfernung des Resttoners von der fotoleitfähigen Schicht eine hohe Vorspannung der Magnetbürstenvorrichtung erforderlich, um eine ausreichende Reinigung vom Toner sicherzustellen.

Zur Vermeidung der erwähnten Schwierigkeiten ist bei bekannten bzw. bei den vorgeschlagenen Kopiergeräten, bei denen eine Magnetbürsteneinheit sowohl zur Entwicklung als auch zur Reinigung verwendet wird, vorgesehen, daß die Vorspannung der Magnetbürste in Abhängigkeit davon, ob sie zum Reinigen oder zum Entwickeln benutzt wird, mit Hilfe von Schaltmitteln unterschiedlich gewählt wird. Auch diese Lösung hat sich jedoch als nicht zufriedenstellend erwiesen.

Aus der US-PS 38 62 420 ist ein im Eintaktbetrieb arbeitendes elektrofotografisches Kopiergerät bekannt, bei dem also die Trommel während eines vollständigen Kopierzyklus nur eine einzige Umdrehung ausführt. Am Umfang der Kopiertrommel sind bei diesem Kopiergerät der Reihe nach eine erste Aufladungseinrichtung, eine Bildbelichtungsstation, eine Entwickiungssf.ation, eine Bildübertragungsstation mit einer zweiten Aufladungsvorrichtung, eine Totalbelichtungssiation, eine dritte Aufladungsvorrichtung und eine Reinigungsbürste angeordnet Bei diesem Gerät dient also nicht eine Magnetbürste sowohl zur Entwicklung als auch zur Reinigung. Ober die Polarität, der dritten Aufladungseinrichtung ist der genannten Druckschrift nichts zu entnehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kopiergerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, bei dem also eine Magnetbürste sowohl zur Entwicklung als auch zur Reinigung eingesetzt wird, so weiterzubilden, daß bei relativ niedriger, den Bildschwärzungsgrad nicht » beeinträchtigender und auch während der Reinigung wirksamer Vorspannung eine befriedigende Reinigung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nun anhand von Aüsführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines elektrofotografischen Kopiergerätes entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

F i g. 2A bis 2G die Aufladungszustände von Toner und fotoleitfähiger Trommel im Bereich der Reinigungsstation;

F i g. 3 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Reinigungswirkung wobei die Darstellung die Beziehung zwischen der zweiten Aufladungsspannung und der an die Magnetbürste angelegten Vorspannung zeigt; und

Fig.4 die Beziehung zwischen der zweiten Aafladungsspannung und der Bilddichte, d. h. im Fall von Schwarz-Weiß-Kopien, dem Bildschwärzungsgrad.

F i g. 1 zeigt schematisch ein er<indungsgemäßes elektrofotografisches Kopiergerät. Eine fotoleitfähige eo Trommel 11 umfaßt einen Trommelkörper 11 b mit einer fotoleitfähigen Schicht 11a, die auf dem Umfang der Trommel angeordnet ist. Wenn die fotoleitfähige Trommel eine erste Drehung durchführt, wird ihre Oberfläche, d. h. die fotoleitfähige Schicht 1 la, mit Hilfe einer ersten Aullcdungsvorrichtung 12, beispielsweise einer Koronaentladungsvorrichtung, gleichmäßig aui eine negative Gleichspannungspolarität aufgeladen. Die auf negative Gleichspannungspolarität aufgeladene fotoleitfähige Schicht 11a wird mit einer ersten Belichtungsvorrichtung, die eine Lichtquelle 13a, einen Reflexionsspiegel 136 und eine Kondensorlinse 13c umfaßt, bildmäßig belichtet Durch diese Belichtung wird ein elektrostatisches latentes Bild, das dem Bild der zu kopierenden Vorlage A entspricht, auf der fotoleitfähigen Schicht 11a erzeugt In diesem Fall ist das latente Bild negativ aufgeladen. Wenn das latente Bild aufgrund der Drehung der fotoleitfähigen Trommel 11 eine Entwicklungsvorrichtung 14 passiert wird das latente Bild sichtbar gemacht Die Entwicklungsvorrichtung 14 umfaßt eine Magnetbürsteneinheit 14a, der eine negative Gleichvorspannung zugeführt wird, und einen Tonerbehälter, der positiv geladenen Toner speichert Die Entwicklung durch die Entwicklungsvorrichtung 14 wird in solcher Weise durchgeführt daß die Magnetbürste der Magnetbürsteneinheit den positiv geladenen Toner mit der fotoleitfähigen Schicht in Berührung bringt und der Toner wird von den negativen elektrischen Ladungen des laugen Bildes auf der Trommel elektrostatisch angezogen. Wenn die Trommeloberfläche mit diesem Tonerbild mit dem Kopiermaterial oder Kopierpapier Pin Berührung kommt und negative Gleichspannungsladungen von der Rückseite des Kopierpapiers P auf die fotoleitfähige Schicht gebracht werden, und zwar durch eine Übertragungsvorrichtung 15, die eine zweite Korona-Entladungsvorrichtung aufweist die der Aufladungsvorrichtung 12 ähnlich ist und auf eine negative Gleichspannung vorgespannt ist, wird das Tonerbild auf das Kopierpapier P übertragen. Nach der Übertragung wird die Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel 11, die mit der zweiten Umdrehung fortfährt durch eine eine Wolframlampe aufweisende zweite Belichtungsvorrichtung 16 total belichtet, was dazu führt, daß das auf der fotoleitfähigen Trommel 11 zurückgebliebene latente Bild größtenteils ausgelöscht wird. Im Anschluß an die zweite Belichtung wird die Trommeloberfläche durch eine dritte Aufladungsvorrichtung 17 mit einer Korona-Entladungsvorrichtung auf eine positive Gleichspaniiungspolarität aufgeladen, wobei die Polarität zu diesem Zeitpunkt derjenigen beim Übertragungsvorgang entgegengesetzt ist. Bei diesem Aufladungsvorgang wird der Resttoner, der beim Übertragungsvorgang negativ aufgeladen worden ist, wieder positiv geladen. Wenn der positiv aufgeladene Resttoner die Magnetbürstenvorrichtung passiert, wird er von der Magnetbürste aufgrund von deren negativer Vorspannung elektrostatisch angezogen. Infolgedessen wird die Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel 11 gereinigt. Das bedeutet, daß die Magnetbürstenvorrichtung 14 sowohl zum Reinigen als auch zum Entwickeln ve'wendet wird.

Die folgende Erläuterung gibt den Grund dafür an, daß beim erficdungsgemäßen elektrofotografischen Verfahren eine ausreichende Reinigung selbst dann erhalten wird, wenn die an die Magnetbürstenvorrichtung angelegte Vorspannung etwas niedriger ist. Für die Erläuterung wird der Fall verwendet, daß die zu kopierende Vorlage größer als das Kopierpapier ist. F i g. 2A zeigt die Aufladungszustände von fotoleitfähiger Trommel 11 und darauf befindlichem Toner unmittelbar nach einem Entwicklungsvorgang. Wie die Figur zeigt, ist d>e fotoleitfähige Schicht 11a negativ aufgeladen und der positiv geladene Toner wird von der Schicht Ha elektrostatisch angezogen. Wenn in diesem Zustand eine negative Aufladung gemäß Fig.2B

durchgeführt wird, um den aufgeladenen Toner auf ein Kopierpapier zu übertragen, das kleiner als die zu kopierende Vorlage ist, wird der Resttoner auf demjenigen Teil der fotoleitfähigen Schicht 11 a, welcher das Kopierpapier P nicht berührt, negativ aufgeladen, wie es F i g. 2C zeigt. Darauf wird die gesamte Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht HA einschließlich des Resttoners belichtet, wie es Fig. 2B zeigt. Bei dieser zweiten Belichtung werden unter dem negativ geladenen Resttoner positive Ladungen in der fotoleitfähigen Schicht 11a induziert, und Ladungen auf dem restlichen Teil der fotoleitfähigen Schicht 11,7 werden entfernt, wie es Fig. 2B /cigt. In diesem Zustand werden der fotoleitfähigen Trommel Il mit Hilfe der dritten Aufladungsvorrichtung 17 positive Ladungen zugeführt (Fig. 2F). so daß die fotoleitfähige Schicht 11a sowie der Resttoner positiv aufgeladen werden. Folglich wird der positiv aufgeladene Toner durch die positiven Ladungen auf der foioieici'ähigen Schicht Ha abgestoßen. Wenn danach der Resttoner durch die Magnetbürstenvorrichtung entfernt wird, wird dem zufolge die Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel selbst dann vollständig gereinigt, wenn an die Magnetbürstenvorrichtung eine niedrigere Vorspannungangelegt wird.

Es wurde ein Experiment durchgeführt, um den Entfernungszustand des Resttoners auf der fotoleitfähigen Schicht nach der Übertragung zu untersuchen, d. h. den Reinigungszustand der fotoleitfähigen Schicht, und zwar auf der Grundlage der Beziehung zwischen der positiven Gleichspannungsaufladung der dritten Aufladungsvorrichtung und der negativen Gleichvorspan nung der Magnetbürstenvorrichtung.

Bei diesem Experiment wurde eine aus Poly-n-vinylcarbazol (PVC) und Trinitrofluorenon (TNF) hergestellte fotoleitfähige Schicht verwendet. Der Toner in der Entwicklungsstation war positiv aufgeladen und die negative Aufladungsgleichspannung beim Übertragungsvorgang war im Bereich von —5 kV bis —6 kV eingestellt. Unter dieser Bedingung wurde die positive Aufladungsgleichspannung der dritten Aufladungsvorrichtung von 4.5 kV bis 6 kV variiert und die an die Magnetbürstenvorrichtung angelegte Vorspannung wurde von — 100 V bis —250 V variiert.

Als Ergebnis dieses Experiments erhielt man die in Fig. 3 gezeigte Reinigungsbedingung. In dieser Figur bedeuten: Symbol o: Reinigung ist möglich; Symbol x: Reinigung ist unmöglich; und Symbol Δ: teilweise Reinigung ist möglich. Wie man der Figur entnehmen kann, ist eine Reinigung der fotoleitfähigen Trommel möglich, wenn C.'.s Vorspannung mehr als —100 V und die positive Aufladungsgleichspannung mehr als 5 kV

ist. Auch bestätigte das Experiment, daß beim Reinigen durch den herkömmlichen elektrofotografischen Vorgang mehr als —220 V für die Vorspannung und mehr als 6 kV für die positive Aufladungsgleichspannung erforderlich sind. Das erfindungsgemäße elektrofotografische Gerät schafft demgemäß eine zufriedenstellende Reinigungswirkung mit einer geringeren Vorspannung als beim herkömmlichen Gerät. Wenn die Vorspannung geeignet ausgewählt wird, erhält man somit einen hohen Bildschwärzungsgrad und eine gute Reinigung.

Beim erfindungsgemäßen elektrofotografischen Verfahren wird die Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel vor der Reinigung durch die dritte Aufladungsvorrichtung positiv aufgeladen. Wenn die fotoleitfähige Trommel beim nachfolgenden Kopiervorgang durch die erste Aufladevorrichtung auf die negative Gleichstrompolarität aufgeladen wird, wird die Trommel ungenügend negaiiv aufgeladen. DcSWcgcn wird \j€T tji'dschwärzungsgrad beim anschließenden Kopiervorgang etwas niedrig. Aus F i g. 4, die die Beziehung zwischen dem Bildschwärzungsgrad und der positiven Gleichspannung für die dritte Aufladungsvorrichtung zeigt, wird verständlich, daß der Bildschwärzungsgrad abnimmt, wenn die positive Ladungsgleichspannung zunimmt. Aus F i g. 3 kann man entnehmen, daß eine positiv aufladende Gleichspannung von 5 kV bis 6 kV einen zufriedenstellenden Reinigungseffekt bewirkt. Wenn man diese Spannungen bei der grafischen Darstellung der F i g. 4 heranzieht, erhält man für 5 kV der positiven Gleichspannung Jen Wert 1,3 für den BiMschwärzungsgrad und für b kV den Wert 1,2. Solche Werte des Bildschwärzungsgrades sind jedoch bei der praktischen Anwendung nicht problematisch. Wenn ein noch höherer Bildschwärzungsgrad erwünscht ist, wird die fotoleitfähige Schicht nach dem Reinigen durch eine dritte Belichtungsvorrichtung (die in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt ist) zur Entfernung der Ladungen auf der fotoleitfähigen Trommel total belichtet.

Wie erwähnt worden ist, wird erfindungsgemäß nach dem Übertragungsvorgang die gesamte Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel gleichmäßig belichtet, und dann wird diese Oberfläche mit einer Polarität aufgeladen, die derjenigen beim Entwicklungsvorgang entgegengesetzt ist. Durch einen solchen Vorgang ermöglicht es der nachfolgende Reinigungsvorgang, daß die fotoleitfähige Trommel zufriedenstellend gereinigt wird, und zwar durch Verwendung der Magnetbürstenvorrichtung, wobei an diese eine solche Spannung angelegt wird, daß sich ein zufriedenstellender Bildschwärzungsgrad ohne jegliche Schleieroildung ergibt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Elektrofotografisches Kopiergerät mit einer pro Kopierzyklus zwei Umdrehungen ausführenden Trommel, umfassend:

ein fotoleitfähiges Aufzeichnungsmaterial am Umfang der Trommel,

eine erste Aufladungsvorrichtung zur gleichmäßigen Aufladung der Aufzeichnungsmaterial-Oberfläche mit einer ersten Polarität,

eine erste Belichtungsvorrichtung zur bildmäßigen Belichtung und Erzeugung eines latenten elektrostatischen Bildes auf der Aufzeichnungsmaterial-Oberfläche,

eine Entwicklungsvorrichtung mit einer Magnetbürsteneinheit, die unter einer Vorspannung der ersten Polarität gehalten wird und bei der ersten Trommelumdrehung Tonerteilchen, die auf die der ersten entgegengesetzte zweite Polarität aufgeladen sind, auf das latente Bild aufbringt und bei der zweiten Trommdumdrehung Resttonerteilchen von der Aufzeichnungsmateriai-Oberfläche entfernt,
eine Bildübertragungsstation mit einer zweiten Aufladungsvorrichtung der ersten Polarität zur Übertragung des Tonerbildes auf Bildempfangsmaterial,

eine zweite Belichtungsvorrichtung zur Totalbelichtung der Aufzeichnungsmaterial-Oberfläche nach der Tonerbild-Übertragung,

und eine dritte Aufladungsvorrichtung zur Aufladung des auf der Aufzeichnungsmaterial-Oberfläche nach der Tonerbildübertragung verbliebenen Resttoners auf die zweite Polarit.?·,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Belichtungsvorrichtung (16) in Trommeldrehrichtung vor der dritten Auflaoungsvorrichtung (17) angeordnet ist.

2. Kopiergerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dritte Belichtungsvorrichtung (16') zum Totalbelichten der Aufzeichnungsmaterial-Oberfläche (Wa), die in Trommeldrehrichtung vor oder nach der Magnetbürsteneinheit (14a_/)angeordnet ist.

3. Kopiergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Aufladungseinrichtung (12, 15) zu einer einzigen Aufladungseinrichtung zusammengefaßt sind, die abwechselnd die gleichmäßige Aufladung der Aufzeichnungsmaterial-Oberfläche (Wa) vor der bildmäßigen Belichtung bzw. die Tonerbildübertragung bewirkt.