DE3111589C2

DE3111589C2 - Einrichtung zur Übertragung eines Tonerbildes von einem photoleitfähigen Element auf ein blattförmiges Bildempfangsmaterial für ein elektrophotographisches Kopiergerät

Info

Publication number: DE3111589C2
Application number: DE3111589A
Authority: DE
Inventors: Koji Hirakura; Yoshihiro Ogata; Koji Sakamoto; Harumi Tokyo Takahashi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1980-03-27
Filing date: 1981-03-24
Publication date: 1984-02-09
Also published as: US4367032A; DE3111589A1

Abstract

Ein Tonerbild einer Vorlage wird auf einem photoempfindlichen Teil (1) ausgebildet und auf ein Kopierblatt (4), das an der Trommel (1) anliegend bewegt wird, mittels einer Koronaladungseinheit (5) übertragen, durch welche eine elektrostatische Ladung auf das Kopierblatt (4) aufgebracht wird, damit das Tonerbild übertragen wird. Das Kopierblatt (4) wird von der Trommel (1) durch ein leitendes Band (6) getrennt. Das Band (6) ist anfangs geerdet, so daß der vordere Rand des Kopierblattes (4) durch eine induzierte elektrostatische Ladung an das Band angezogen wird. Dann wird eine Spannung derselben Polarität wie der Übertragungsladung an das Band (6) angelegt, um dadurch zu verhindern, daß das Tonerbild zurück an die Trommel (1) übertragen wird.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

c) das elektrisch leitende Bauteil (6) primär auf einem bestimmten Potential in der Nähe des Nullpotentials liegt, das die gleiche Polarität wie die Übertragungs-Auf ladung hat, und daß

d) dieses Potential unmittelbar nachdem das Bildempfangsmaterial (4) durch das elektrisch leitende Bauteil (6) von dem photoleitfähigen Element (1) abgehoben und mit dem elektrisch leitenden Teil (6) in Berührung gekommen ist, auf ein höheres Potential der gleichen Polarität umsteuerbar ist.

2. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Spannungsquelle (E), und durch eine Schalteinrichtung (S), die das leitende Teil (6) mit der Spannungsquelle (E) oder mit Masse verbindet.

3. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Zeitkonsfctntenschaltung (CR 2) für die Steuerung der Anstiegsgeschwindigkeit des an das leitende Element (6) zu legenden Potentials.

4. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (S) das leitende Teil (6) mit Masse verbindet, unmittelbar bevor die Vorderkante des Bildempfangsmaterials (4) in Anlage an das leitende Teil (6) kommt.

5. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung

(5) die Zeitkonstantenschaltung (C, R 2) während der Verbindung des leitenden Teils (6) mit Masse kurzschließt und zur Verbindung des leitenden Teils

(6) mit der Spannungsquelle (E) das Kurzschließen der Zeitkonstantenschaitung (C, R 2) aufhebt.

6. Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstantenschaitung einen Widerstand (R2) und einen Kondensator (C) aufweist, dessen Kapazität um mehr als eine Größenordnung höher als der Kapazitätswert der Kapazität (C 1) zwischen dem Bildempfangsmaterial (4) und dem leitenden Teil (6), der Kapazität (c2) zwischen dem Bildempfangsmaterial (4) und dem photoleitfähigen Element (1) und der Kapazität (C3) zwischen dem leitenden Teil (6)ι und dem photoleitfähigen Element (1) ist.

7. Übertragungseinrichtung nach einem der

Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Spannungsquelle (E) ein Konstantspannungselement (Z) liegt

8. Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Teil durch ein umlaufendes Band (6) gebildet ist

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung eines Tonerbildes von einem beweglichen, photoleitfähigen Element auf ein blattförmiges Bildempfangsmaterial für ein elektrophotographisches Kopiergerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein ähnliches elektrophotographisches Kopiergerät geht aus der DE-OS 19 64 199 hervor, wobei insbesondere die Probleme angesprochen werden, die bei der Abtrennung des blattförmigen Bildempfangsmaterials von dem trommeiförmigen, photoleitfähigen Element nach der Übertragung des Tonerbildes auftreten. Zu diesem Zweck wird üblicherweise ein Luftstrom verwendet, der auf den Spalt zwischen dem photoleitfähigen Element und dem blattförmigen Bildempfangsmaterial gerichtet ist Hier besteht jedoch die Gefahr, daß das noch nicht fixierte Tonerbild auf dem Bildempfangsmaterial beschädigt wird.

Zur Vermeidung dieser Probleme wird bei der Übertragungseinrichtung nach der DE-OS 19 64199 eine leitende Rolle verwendet, die sich mit der gleichen Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung wie das mit der photoleitfähigen Trommel umlaufende, blattförmige Bildempfangsmaterial dreht; die Rolle ist mit einer Spannungsquelle verbunden, die bei der beschriebenen Ausführungsform eine negative Gleichspannung von etwa 800 V an die Rolle anlegt. Diese Spannung dient zum Abheben des Bildempfangsmaterials von dem photoleitfähigen Element; dabei müssen das leitende Teil und die an das leitende Teil angelegte Spannung so ausgelegt werden, daß nicht das gesamte Tonerbild von dem blattförmigen Bildempfangsmaterial wieder auf das photoleitfähige Element zurück übertragen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Übertragung eines Tonerbildes von einem photoleitfähigen Element auf ein blattförmiges Bildempfangsmaterial der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der auf der gesamten Fläche des blattförmigen Bildempfangsmaterials die Rückübertragung des Tonerbildes auf das photoleitfähige Element sicher vermieden wird.

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

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgenden Überlegungen: An das leitende Teil muß eine Spannung mit genau vorgegebenem, zeitlichem Verlauf angelegt werden, um einerseits die Trennung des Bildempfangsmaterials von dem photoleitfähigen Element zu ermöglichen und andererseits die Rückübertragung des Tonerbildes auf das photoleitfähige Element zu verhindern. Zur leichteren Trennung des Bildempfangsmaterials muß das leitende Teil, beispielsweise ein umlaufendes Band, auf dem niedrigsten möglichen Potential, welches die gleiche Polarität wie die

Übertragungsaufladung hat, auf Massepotential oder auf einem Potential gehalten werden, welches die entgegengesetzte Polarität zu der Übertragungsaufladung hat Erfüllt man diese Bedingung, so treten jedoch Schwierigkeiten bei der Übertragung des Tonerbildes auf das Bildempfangsmaterial auf.

Durch aufwendige Untersuchungen konnte nun jedoch festgestellt werden, daß nach der Trennung der Vorderkante des Bildempfangsmateriais von viem photoleitfähigen Element die Abtrennung des übrigen Teils des üildempfangsmaierials selbst dann nicht beeinflußt wird, wenn anschließend ungünstige Bedingungen für die Abtrennung des Bildempfangsmaterials auftreten.

Aus diesem Grunde können die beiden, einander widersprechenden Anforderungen in bezug auf die Bildtrennung und eine möglichst geringe Beeinflussung der Bildqualität erfüllt werden, indem Bedingungen ausgewählt werden, die günstig für die Abtrennung eines sehr schmalen Bereiches der Vorderkante des Bildempfangsmaterials sind, während anschließend Bedingungen eingehalten werden, die zwar an sich für die Abtrennung nicht mehr günstig sind, jedoch die Bildübertragung positiv beeinflussen.

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

F i g. 1 eine Vorderansicht einer Einrichtung zur Übertragung eines Tonerbildes von einem photoleitfähigen Element auf ein blattförmiges Bildempfangsmaterial,

Fig.2 ein Ersatzschaltbild der Einrichtung nach Fig. 1,

F i g. 3 ein Schaltbild einer herkömmlichen Übertragungseinrichtung,

Fig. 4 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Übertragung des Tonerbildes von dem photoleitfähigen Element auf das blattförmige Bildempfangsmaterial,

Fig.5 verschiedene Änderungen des Potentials an einem als photoleitfähiges Element dienenden, leitenden Band,

F i g. 6 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Übertragung des Tonerbildes von dem photoleitfähigen Element auf das blattförmige Bildempfangsmaterial, und

F i g. 7 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Einrichtung zur Übertragung des Tonerbildes von dem photoleitfähigen Element auf das blattförmige Bildempfangsmaterial.

F i g. 1 zeigt eine Einrichtung zur Übertragung eines Tonerbildes von einem photoleitfähigen Element, nämlich einer photoleitfähigen Trommel 1, die in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung gedreht werden kann, auf ein blattförmiges Bildempfangsmaterial. Die photoleitfähige Trommel 1 trägt auf ihrer Oberfläche eine negative elektrostatische, latente Abbildung 2, auf der Tonerteilchen 3 mit positiver Polarität haften. Ein blattförmiges Bildempfangsmaterial, das im folgenden auch als »Kopierblatt 4« bezeichnet werden soll, wird zur Oberfläche der photoleitfähigen Trommel 1 transportiert, wie durch den Pfeil B angedeutet wird; an das Kopierblatt wird mittels einer Korona-Aufladungseinrichtung 5, die durch eine Gleichspannung gespeist wird, eine negative Spannung angelegt. Dadurch werden die Tonerteilchen 3 angezogen und auf das Kopierblatt 4 übertragen, so daß sich nun ein Tonerbild auf dem Kopierblatt 4 befindet. Das Kopierblatt 4 mit dem Tonerbild wird zu einer Stelle befördert, an der sich ein 40 pm dickes, leitendes Band 6 aus Nickel oder einem ähnlichen Material befindet; das Kopierblatt 4 haftet an der 5 Oberfläche des rotierenden, photoleitfähigen Elementes 1. Das leitende Band 6 wird, in der durch einen Pfeil C angezeigten Richtung gedreht und ist über ein Konstantspannungselement oder eine Zenerdiode Z und einen Widerstand R_E geerdet. Durch die negative

in Ladung auf dem Kopierblatt 4 wird durch elektrostatische Induktion eine positive Ladung an dem leitenden Band ausgebildet, so daß dann durch eine elektrostatische Anziehungskraft, die zwischen zwei entgegengesetzten Ladungen wirkt, das Kopier- oder Transferblatt 4 zu dem Band 6 hin angezogen und dadurch von dem photoempfindlichen Element 1 getrennt oder abgezogen wird. Das Potential des Bandes 6 ist anfangs null, steigt aber, wenn das Kopierblatt 4 näher heran befördert wird, allmählich an, bis es sich auf einem

2(i bestimmten Wert (üblicherweise in der Größenordnung von —600 V) stabilisiert, der durch das Konstantspannungselement Z festgelegt ist.

Das Potential an dem leitenden Band 6 hat einen großen Einfluß auf das Bildübertragungs- und Blatt-

2ϊ Trennvermögen eines Kopiergeräts. Obwohl ein Nullpotential an dem leitenden Band 6 eine ausreichende Trennung schaffen kann, wird gleichzeitig die Anziehungskraft auf den Toner 3 in Richtung auf das Kopierblatt 4 unzureichend und es kann zu einer unerwünschten Rückübertragung des Toners an das photoempfindliche Element 1 kommen, was im Hinblick auf die Bildübertragung nachteilig ist. Diese sich widersprechenden Schwierigkeiten scheinen durch die Potentialänderung des leitenden Bandes 6 mit der Zeit beigelegt zu sein. Vor dem Eintreffen des Kopierblattes 4 ist das Potential des leitenden Bandes 6 auf dem Nullwert gehalten, um eine ausreichende Blatttrennung zu schaffen. Dies fördert dann eine Trennung des Blattes am vorderen Randteil des sich bewegenden Kopierblattes 4 auf Kosten der Bildübertragung. Wenn das Kopierblatt 4 das Band 6 auf einer allmählich größer werdenden Fläche berührt, nimmt das Potential des Bandes 6 zu, bis es den durch das Konstantspannungselement Z festgelegten Wert erreicht. Bei einem solchen Anstieg des Bandpotentials wird dann das Übertragungsvermögen wieder zurückgewonnen. Obwohl die Intensität der Kraft, damit das Kopierblatt 4 an dem Band 6 haften kann, entsprechend der Zunahme des Bandpotentials allmählich abnimmt, kann das Haftvermögen des Kopierblattes 4 trotz der Abnahme der Haftkraft aufrecht erhalten werden, nachdem der vordere Randteil des Blattes 4 an dem Band 6 haften geblieben ist. Das Kopierblatt 4 kann dann fortlaufend von dem photoempfindlichen Element 1 abgenommen werden.

Obwohl der vorbeschriebene Vorgang sowohl der Bildübertragungsfunktion als auch der Blatt-Trennfunktion zu genügen scheint, ist das dabei erhaltene Ergebnis nicht immer so, wie es erwartet wird. Eine zufriedenstellende Übertragungs- oder Trennfunktion kann in Abhängigkeit von dem Material und der Größe des Kopierblattes 4 sowie in Abhängigkeit von den Umjebungsbedingungen nicht immer erreicht werden.

In Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild des Bildübertragungs- und Blatt-Trennsystems dargestellt, das anhand von F i g. 1 beschrieben worden ist. Das Ersatzschaltbild weist eine elektrostatische Kapazität C\(t) zwischen dem Kopierblatt 4 und dem leitenden Band 6, eine

elektrostatische Kapazität C2(t) zwischen dem Kopierblatt 4 und dem photoempfindlichen Element 1, eine elektrostatische Kapazität Cy(t) zwischen dem leitenden Band und dem photoempfindlichen Element 1 (an einer dazwischen liegenden Fläche, an welcher das Kopierblatt 4 nicht vorhanden ist), eine elektrostatische Kapazität Cz des Konstantspannungselements und einen Widerstand Rz des Konstantspannungselements Z auf. Die Kapazitäten C₂(t) und C₃(O enthalten die elektrostatische Kapazität des photoempfindlichen Elements 1. Bezüglich der erwärmten Kapazitäten C\(t) und Ci(I) beinhaltet das »Kopier- oder Transferblatt 4« eigentlich die Lage der Ladung auf dem Kopierblatt 4. In dem Ersatzschaltbild der F i g. 3 ist auch ein Potential V(t) des Kopierblattes 4 dargestellt. Das Kopierblatt 4 trägt eine mit —Q(t) bezeichnete Ladung. Hierbei ist durch den nachgestellten Buchstaben ftf anzeigt, daß der entsprechende Parameter eine Funktion der Zeit ist.

Wie aus dem Ersatzschaltbild zu ersehen ist, wird das Potential V(t) des leitenden Bandes 6 durch Laden einer flC-Zeitkonstantenschaltung erzeugt, und da die Kapazitäten Ci und Ci aus den vorerwähnten Gründen schwanken, schwankt auch die Anstiegskennlinie des Potentials V(t). Dies dürfte auch eine Ursache des Einflusses auf die Bildübertragung und die Blatttrennung darstellen. Da ferner die Änderung in der Ladung

— Q(t) auf dem Kopierblatt 4 bezüglich der Zeit einen kleinen Wert hat, benötigt das Potential V(t) eine längere Zeitspanne zum Anstieg, was dann eine unzureichende Bildübertragung während dieser Zeitspanne zur Folge hat.

Bei einer anderen, bereits vorgeschlagenen Ausführung, um die vorerwähnten Schwierigkeiten zu überwinden, wird, wie in F i g. 3 dargestellt, ein Relaiskontakt oder ein Schalter S verwendet, der parallel zu dem Konstantspannungselement Z in Fig.3 geschaltet ist. Wenn sich das Kopierblatt 4 dem leitenden Band 6 nähert, wird der Relaiskonstakt 5 geschlossen, wodurch das Potential V(t) null gemacht wird, und dadurch das Blattrennvermögen erhöht wird. Nach dem Beginn einer Blatttrennung wird der Relaiskonstakt Sgeöffnet. In diesem Fall steigt dann das Potential V(t) verhältnismäßig schnell an. da die durch den Widerstand R_c gebildete Umgehungsschaltung fehlt

Der Anstieg des Potentials V(t) beruht jedoch auf der Ladung — Q(t) auf dem Kopierblatt 4, welche sehr klein ist, und folglich kann die Anstiegszeit des Potentials V(t) nur in begrenztem Maße verkürzt werden. Eine andere, verbesserte Schaltungsausführung ist in Fig.4 dargestellt. Die Schaltung in Fig.4 weist eine Reihenschaltung aus einer Fremdspannungsquelle E und einem Schutzwiderstand R\ auf, die parallel zu dem Konstantspannungselement Z geschaltet ist. Durch die Fremdspannungsquelle E wird zusammen mit der Ladung

— Q(t) auf dem Kopierblatt 4 das Potential V(t) des leitenden Bandes 6 schneller erhöht, so daß der Zeitanstieg des Potentials V(t) verkürzt werden kann. Bei der Anordnung der Fig.4 beruht ein Anstieg des Potentials V(t) nicht auf der Ladung —Q(t) des Kopierblattes 4, und folglich wird er nicht mehr von dem Material und der Größe des Kopierblattes 4 sowie von den Umgebungsbedingungen beeinflußt.

Bei dieser Schaltungsanordnung erfährt das Potential V(t) des leitenden Bandes 6 eine Änderung, wie durch eine Kurve a in F i g. 5 dargestellt ist Eine Kurve b in F i g. 5 zeigt eine Änderung desselben Potentials V(t), die mit der nichtverbesserten, in F i g. 1 dargestellten Ausführung erhalten wird. Ein Vergleich der Kurven a und b zeigt, daß bei der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform die Anstiegszeit des Potentials V(t) verkürzt ist. Diese Ausführung weist jedoch noch den Nachteil auf, daß das Potential V(t) so plötzlich und stark ansteigt, daß am vorderen Randteil des Kopierblattes 4 nicht eine Fläche vermieden werden kann, an welcher die Übertragung des Bildes verhindert worden ist und welche bezüglich des übrigen Teils des Kopierblattes 4 scharf und wahrnehmbar abgegrenzt ist.

Der Zeitpunkt, an welchem der Kontakt S geöffnet wird, kann durch einen Fühler u. ä. festgelegt werden, welcher die Lage des Blattes 4 festlegt. Der Fühler kann in der Blattzuführbahn angeordnet sein oder er kann einen anderen Umstand fühlen, wie beispielsweise das Ansteuern und Antreiben eines optischen Abtastsystems, die Ansteuerung bei der lagerichtigen Blattzuführung u. ä. Die Zeitachse in F i g. 5 zeigt die Zeit an, bevor und nachdem die Vorderkante des Blattes 4 an dem Band 6 anliegt.

In F i g. 6 ist eine Bildübertragungs- und Blatttrenneinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Das erfindungsgemäße System weist einen Kondensator C und einen Schutzwiderstand R2 auf, welche eine ÄC-Zeitkonstanten- oder Verzögerungsschaltung bilden und in Reihe geschaltet sind. Diese Reihenschaltung ist parallel zu der anhand von Fig.4 beschriebenen Schaltung geschaltet. Der Kondensator C kann eine Kapazität von 0,0235 μΡ und der Widerstand R₂ kann beispielsweise einen Widerstandswert von 50 kQ haben.

Da diese Kapazität um mehr als eine Größenordnung größer als die der Kapazitäten C\(t) bis Crft) der in Fig.2 dargestellten Ersatzschaltung ist, kann die Spannungsanstiegscharakteristik des Potentials V(t) frei festgelegt werden, ohne durch andere Schwankungen beeinflußt zu werden. Durch eine entsprechende Wahl der Zeitkonstanten oder der Potentialanstiegscharakteristik und durch ein entsprechendes zeitliches Steuern des öffnen des Relaiskontaktes 5 wird eine unterbliebene Bildübertragung am vorderen Rand des Kopierblattes nicht mehr feststellbar, und das Kopierblatt 4 kann wirksam von dem photoempfindlichen Element 1 abgezogen werden. Eine Kurve C in F i g. 5 gibt eine Potentialanstiegskennlinie — gemäß der Erfindung, welche nicht so steil ist wie die Kennlinie a. Bei dem erfindungsgemäßen System wird der Relaiskontakt 5 zu einem Zeitpunkt geöffnet der vor einem Zeitpunkt null liegt an welchem das Kopierblatt 4 mit dem leitenden Band 6 in Anlage kommt so daß das Potential V(t) des Bandes 6 etwa 200 V erreicht wenn das Blatt 4 das Band 6 berührt

Bei einem elektrostatischen Kopiergerät gemäß der Erfindung wird somit ein leitendes Förderteil verwendet welches über eine Schaltung mit einem Kondensator geerdet ist und welches mit einer äußeren Gleichspannungsquelle verbunden ist; das System steuert dann den Beginn des Spannungsanlegens von der Gleichspannungsquelle aus an das Förderteil in Übereinstimmung mit der zeitlichen Steuerung der Zuführung des Kopierblattes. Mit dem erfindungsgemäßen System kann dann mittels des Förderteils ein Kopierblatt wirksam und sicher getrennt werden, in dem das Potential an dem Förderteil niedrig gehalten wird. Die Größe des anschließenden Potentialanstiegs kann durch die Fremdspannungsquelle und einem mit dem Förderteil verbundenen Kondensator frei gewählt werden. Hierdurch wird eine glatte, gleichmäßige Bildübertragung gefördert Außerdem bleiben der Bildübertragungs- und Blatttrennvorgang immer unver-

ändert, da das Potential des Förderteils hauptsächlich durch die Fremdspannungsquelle und einen Kondensator festgelegt ist, ohne sich hierbei auf schwankende Kapazitäten zu verlassen, welche veränderliche Faktoren (Q bis C3) darstellen.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Abwandlungen möglich. Beispielsweise erdet in F i g. 7 eine Spannungsquelle 7 zuerst das Band 6, legt dann aber

eine Spannung derselben Polarität wie die der Übertragungsladung an das Band 6 an, wenn der vordere Randteil des Kopierblattes 4 mit dem Band in Anlage kommt. Obwohl diese Anordnung einen geringen Verlust an Tonerbild an dem vordersten Randteil des Kopierblattes zur Folge haben kann, ist der Verlust sehr klein und kann bei bestimmten Anwendungen als vernachlässigbar angesehen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Übertragung eines Tonerbildes von einem beweglichen, photoleitfähigen Element auf ein blattförmiges Bildempfangsmaterial für ein elektrophotographisches Kopiergerät,

a) mit einer Transporteinrichtung, die das blattförmige Bildempfangsmaterial in Anlage an das Tonerbild auf dem photoleitfähigen Element bringt, und

b) mit einem elektrisch leitenden, durch eine Spannung beaufschlagten Teil für das Abheben des Bildempfangsmaterials von dem photoleitfähigen Element und zur Verhinderung einer Rückübertragung des Tonerbildes von dem Bildempfangsmaterial auf das photoJeitfähige Element,