DE3128402A1

DE3128402A1 - Bildwiedergabevorrichtung

Info

Publication number: DE3128402A1
Application number: DE19813128402
Authority: DE
Inventors: Kouichi Hachioji City Tokyo Gunji; Kiyoshi Iruma City Tokyo Kimura; Noriyoshi Hachioji City Tokyo Tarumi
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1980-07-21
Filing date: 1981-07-17
Publication date: 1982-04-15
Also published as: JPS641027B2; JPS5723983A; US4542978A

Description

Bildwiedergabevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Bildwiedergabevorrichtung, wie sie beispielsweise bei einem elektrophotographischen Kopiergerät verwendet wird.

Bei einer Bildwiedergabevorrichtung mit einem Zwischenübertragungselement wird ein auf einem Tonerbild-Aufnahmeelement durch Entwicklung eines latenten elektrostatischen bzw. Ladungsbilds mit einem Toner hergestelltes Tonerbild auf das im allgemeinen als endloses Band ausgebildete Zwischenübertragungselement übertragen und dann erneut auf einen Aufzeichnungsträger, etwa ein Übertragungspapier, übertragen und auf diesem fixiert, um darauf ein Kopiebild auszubilden. Mittels einer solchen Bildwiedergabevorrichtung kann ein Wiedergabe- oder Kopiebild hoher Güte erhalten werden. Diese Vorrichtung ermöglicht die Anwendung eines sog. Retentionssystems, bei dem ein einmal ausgebildetes latentes Ladungsbild mehrfach benutzt werden kann, indem es zur Herstellung einer Anzahl identischer End-Kopiebilder wiederholten Entwicklungs- und Ubertragungsvorgängen unterworfen wird, so daß auf diese Weise die Reproduktion von Vorlagenbildern einfach und mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann. Auch wenn dabei ein leitender Einkomponententoner als Entwickler benutzt wird, kann ein Tonerbild ohne weiteres auf ein gewöhnliches Papierblatt übertragen werden. Demzufolge können dabei die Entwicklungseinheit vereinfacht und die

Güte eines hergestellten Kopiebilds verbessert werden.

Zur übertragung eines auf dem Zwischenübertragungselement geformten Tonerbilds auf einen Aufzeichnungsträger oder zur Übertragung dieses Tonerbilds auf den Aufzeichnungsträger bei gleichzeitiger Fixierung auf diesem ist es im allgemeinen notwendig, das Tonerbild vor dieser Übertragung zu erwärmen. Dabei ist es jedoch auch erforderlich, die ungünstigen Einwirkungen der Wärme auf die Bauteile und Elemente der Bildwiedergabevorrichtung zu vermeiden. Aus diesem Grund sollte die Temperatur eines das Tonerbild zurückhaltenden Zwischenübertragungselements möglichst niedrig, dabei aber auf einem für die zufriedenstellende Erwärmung des Toners ausreichend hohen Wert gehalten werden. Wenn ein·Bildaufnahmeelement (imageretaining member) überhitzt wird, führen die genannten ungünstigen Auswirkungen zu einer Minderung des elektrischen Potentials eines Ladungsbilds, zu einem An- oder Verschmelzen des Toners sowie zu Schwierigkeiten beim Reinigen des Tonerbild-Aufnahmeelements.

Im Bestreben, die genannten Schwierigkeiten auszuschalten, sind bereits verschiedene Verfahren entwickelt worden, beispielsweise ein berührungsfreies Erwärmungsverfahren, bei dem die Oberfläche des Zwischenübertragungselements mit Strahlungswärme beaufschlagt wird, sowie ein Verfahren, bei dem ein Heizelement aus einer Andruckrolle zum Andrücken eines blattförmigen Aufzeichnungsträgers an die Oberfläche eines Zwischenübertragungselements benutzt wird, um den Toner über den Aufzeichnungsträger zu erwärmen. Außerdem ist auch bereits ein Verfahren entwickelt worden, bei dem die Berührungsfläche zwischen dem Aufzeichnungsträger und dem Zwischenübertragungselement zur Verbesserung der Übertragungsleistung vergrößert wird.

Um jedoch den Toner auf den bei den erwähnten, bisherigen Verfahren verwendeten Zwischenübertragungselementen auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen, ist eine große Wärmequelle erforderlich, die einen erhöhten Energieverbrauch bedingt und verschiedene Störungen infolge der erzeugten großen Wärmemengen hervorruft. Da bei den bisherigen Verfahren eine solche große Wärmequelle nicht verwendet werden kann, ist die Transport-Geschwindigkeit des Zwischenübertragungselements im Betrieb und somit die Bildwiedergabe- bzw. Kopiergeschwindigkeit begrenzt. Es kann somit gesagt werden, daß die Zwischenübertragungselemente bei den geschilderten, bisherigen Verfahren nicht voll ausgenutzt werden. Darüber hinaus variiert der (Güte-)Zustand eines bei diesen bisherigen Verfahren auf einen Aufzeichnungsträger (Papierblatt) übertragenen (Toner-)-Bilds mit der Dicke und dem Gewicht des verwendeten Aufzeichnungsträgermaterials.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Ausschaltung der Mängel und Nachteile des Stands der Technik durch Schaffung einer verbesserten Bildwiedergabevorrichtung, welche den auf einem Zwischenübertragungselement befindlichen Toner mit einer kleinen bzw. schwachen Wärmequelle zufriedenstellend zu erwärmen vermag, um dabei jederzeit eine ausgezeichnete Übertragung eines Tonerbilds auf einen blattförmigen Aufzeichnungsträger zu gewährleisten. Außerdem soll bei dieser Vorrichtung das Zwischenübertragungselement mit hoher Geschwindigkeit transportierbar sein, um die Wiedergabe oder Reproduktion von Vorlagenbildern mit höherer Geschwindigkeit zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei. einer Bildwiedergabevorrichtung der eingangs umrissenen Art erfindungsgemäß gelöst durch ein angetriebenes Tonerbild-Aufnahmeelement, durch ein mit dem Aufnahmeelement synchron laufendes Zwischenübertragungs-Band zur

Abnahme des Tonerbilds bei Inberührungbringung des Bands mit der (Mantel-)Fläche des Aufnahmeelements, durch einen Band-Führungsmechanismus mit einer zylindrischen Heizrolle, die an ihrer Mantelfläche mit der Rückseite des Bands in Berührung steht, und durch eine Andruckrolle, die in einer Übertragungsposition an einem oder in der Nähe eines Ablaufpunkts des Bands von der Heizrolle unter Zwischenfügung des Bands mit der Mantelfläche in (Andruck-)Berührung steht, wobei das auf dem Zwischenübertragungs-Band befindliche Tonerbild in der Übertragungsposition auf einen blattförmigen Aufzeichnungsträger übertragbar ist.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten·Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Hauptteils einer Bildwiedergabevorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Texl-Schnittansicht der Heizrolle und der Andruckrolle gemäß Fig. 1, -

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Zwischenübertragungselement-Führungsmechanismus gemäß der Erfindung und

Fig. 4 eine schematische Darstellung noch einer anderen Ausführungsform eines Zwischenübertragungselement-Führungsmechanismus gemäß der Erfindung.

Fig. 1 veranschaulicht den Aufbau eines Hauptteils einer das Retentionsprinzip anwendenden Bildwiedergabevorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Zwisehenübertragungselement. Bei dieser Vorrichtung sind eine ein latentes elektrostatisches bzw. Ladungsbild erzeugende Einheit 2, eine Entwicklungseinheit 3, eine Ladungsbeseitigungseinheit 4 und eine Reinigungs- bzw. Putzeinheit 5 in der angegebenen Reihenfolge um die Mantelfläche eines trommeiförmigen Ladungsaufnahmeelements 1 (im folgenden einfach als "Aufnahmeelement" bezeichnet), das in Richtung des Pfeils umläuft, herum angeordnet. Wenn das Aufnahmeelement 1 aus einem photoleitenden Material besteht, wird die das latente Ladungsbild erzeugende Einheit 2 als Ladungsgenerator und als optisches Belichtungssystem benutzt. Wenn das Aufnahmeelement 1 aus einem dielektrischen Material besteht, wird die das latente Ladungsbild erzeugende Einheit durch Vielnädelelektroden oder Ionenmodulationselektroden gebildet. Das von dieser Einheit 2 erzeugte latente Ladungsbild wird durch die Entwicklungseinheit 3 zu einem Tonerbild entwickelt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein endloses* Gummi-Band 8 durch ein Walzen- bzw. Rollensystem mit einer Heizrolle 6 und einer Spannrolle 7 geführt. Die Außenfläche des Bands 8 wird durch eine übertragrolle 9 in einer ersten Übertragungsposition A im Bereich hinter der Entwicklungseinheit 3 mit der Mantelfläche des Aufnahmeelements 1 in Berührung gebracht. Gemäß Fig. 2 kann die Heizrolle 6 beispielsweise aus einem zylindrischen Rollenkörper aus Aluminium und einer darin angeordneten Wärmequelle 10 in Form einer Infrarotlampe bestehen. Das Band 8 ist so um die Heizrolle 6 herumgeschlungen, daß seine Rückseite in einer Heizzone H über einen Winkel von nicht weniger als 90° mit der Mantelfläche der Heizrolle in Flächenberührung steht. Eine Andruckrolle 11 drückt einen blattförmigen Aufzeichnungsträger sowie das Band 8 in einer Position B,

in welcher sich das laufende Band 8 von der Mantelfläche der Heizrolle 6 trennt, oder in einer etwas vor diesem Bandablauf B liegenden Position C an die Heizrolle 6 an. Der Aufzeichnungsträger, beispielsweise ein übertragungs- bzw. Kopierpapierblatt wird längs einer Strecke 12 gefördert, welche durch den Berührungspunkt zwischen Andruckrolle 11 und Band 8 ' verläuft.

Bei der Bildwiedergabevorrichtung mit dem beschriebenen Aufbau wird ein auf dem Aufnahmeelement .1 befindliches Tonerbild in der ersten Ubertragungsposition A, in welcher das Band durch die Übertragungsrolle 9 gegen das Aufnahmeelement 1· gedrückt wird, auf die Außenfläche des Bands 8 übertragen. Das auf das Band 8 übertragene Tonerbild wird dabei von ersterem zur Heizzone H überführt. Beim Durchlauf des Bands durch die Heizzone H wird das Tonerbild über das Band 8 erwärmt und dabei erweicht bzw. angeschmolzen. Das Tonerbild wird sodann durch die Andruckkraft zwischen der Andruckrolle 11 und der Heizrolle 6 in einer zweiten Übertragungsposition D, in welcher sich Andruckrolle 11 und Band 8 gegenüberstehen, auf den längs der Strecke 12 geförderten Aufzeichnungsträger übertragen und auf diesem fixiert. Auf diese Weise wird ein gegenständliches bzw. Vorlagenbild reproduziert.

Erfindungsgemäß umschließt die zylindrische Heizrolle 6 die Wärmequelle 10, so daß praktisch die gesamte Wärme von der Wärmequelle 10 auf die Heizrolle 6 übertragen und kein Wärmeanteil aus der Heizrolle 6 nach außen abgestrahlt wird. Da der auf dem Band befindliche Toner durch die mit der Bandrückseite in Berührung stehende Heizrolle 6 über das Band 8 erwärmt wird, erfolgt die Erwärmung des Toners mit außerordentlich hohem Wirkungsgrad. Wenn zudem die Heizzone H, in welcher sich das Band 8 mit der Heizrolle 6 in Berührung befindet, ausreichend lang ist, steigt die Temperatur des in die Heizzone H

- ft -

einlaufenden Bands 8 allmählich an, bis das Band 8 in der Nähe des Endes der Heizzone H praktisch die Temperatur der Heizrolle 6 erreicht. Der Toner wird dabei somit allmählich erwärmt, so daß seine Temperatur auf einen Wert nahe seines Erweichungspunkts oder etwas über den Erweichungspunkt ansteigt. Im Fall einer derart langen Heizzone H wird in dieser der auf dem Band 8 befindliche Toner auch dann angeschmolzen, wenn die Temperatur der Heizrolle 6 auf einen niedrigen Wert in der Nähe des Erweichungspunkts des Toners eingestellt ist, so daß das Tonerbild auf den Aufzeichnungsträger übertragen und auf diesem fixiert werden kann, wenn das Band 8 in der zweiten Übertragungsposition D an den Aufzeichnungsträger, angedrückt wird. Die Temperatur der Heizrolle 6 braucht infolgedessen nicht auf einen so hohen Wert eingestellt zu sein, daß der Toner augenblicklich auf seinen Erweichungspunkt erwärmt wird. Insbesondere kann die Temperatur der Heizrolle auf einenin der Nähe des Erweichungspunkts des Toners, liegenden Wert von etwa 80 bis 1 5.0°C eingestellt sein. Die beschriebene, verlängerte Heizzone H ist im Vergleich zu einer halbkreisförmigen Heizzone an der Heizrolle vorteilhafter. Da die zweite Übertragungsposition D am Ende der Heizzone H oder in der Nähe ihres Endes angeordnet ist, wird die Wärme der Heizrolle 6 nicht auf einen unwirksamen Abschnitt des Bands 8 übertragen, der bereits an der Übertragungsposition D vorbeigelaufen ist. Hierdurch wird der Energieverbrauch herabgesetzt.

Wenn sich die Temperatur des-im Laufe eines Dauerkopiervorgangs in die Heizzone H eintretenden Bands 8 allmählich erhöht, kann zudem aufgrund der ausreichend langen Heiζzone H die Temperatur des Bands 8 und des Toners in der zweiten Übertragungsposition D auf eine Größe geregelt werden, die praktisch der eingestellten bzw. Soll-Temperatur der Heizrolle 6 entspricht. Infolgedessen wird der auf einen Aufzeichnungsträger

zu übertragende Toner stets in einem vorbestimmten Schmelzzustand gehalten, so daß die übertragungs- und Fixiervorgänge jederzeit in stabiler bzw. gleichbleibender Weise durchgeführt werden können. Darüber hinaus wird auch eine einer überhitzung des Toners zuzuschreibende Offset- bzw. Geisterbilderscheinung verhindert. Im Gegensatz zu einer Bildwiedergabevorrichtung, bei welcher der Toner augenblicklich (auf AnschmeIztemperatur) erwärmt wird, tritt bei der erfindungsgemäßen Bildwiedergabevorrichtung kein allmählicher bzw. fortschreitender Temperaturanstieg an dem Teil des Bands 8 auf, der gerade die zweite Übertragungsposition D passiert hat. Mit anderen Worten: bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Temperatur des Bands in der zweiten Übertragungsposition D auf einer konstanten Größe gehalten werden,· die etwa einer vorgegebenen Mindestgröße entspricht. Auf diese Weise werden die durch die Erwärmung des Bands 8 hervorgerufenen Schwierigkeiten vermieden und ein Leistungsverlust auf ein Mindestmaß herabgesetzt.

Wenn der Durchmesser der Heizrolle 6 bei der beschriebenen Vorrichtung zur Verkürzung der Strecke zwischen der Wärmequelle 10 und der Wärmeübertragungsfläche der Heizrollfe 6 verkleinert wird, kann der Toner auf dem Band 8 noch wirksamer erwärmt werden. Diese vorteilhafte Wirkung einer Verkleinerung des Durchmessers der Heizrolle 6 gewährleistet einen ausreichend großen Ausgleich für die sich aus einer Verkleinerung der Länge der Heiζzone H aufgrund der Durchmesserverkleinerung der Heizrolle 6 ergebenden Nachteile, sofern die Durchmesserverkleinerung der Heizrolle 6 innerhalb eines vorbestimmten Größenbereichs bleibt. Mittels einer solchen Durchmesserverkleinerung können die Abmessungen der Bildwiedergabevorrichtung insgesamt verkleinert werden. Da der auf dem Band 8 befindliche Toner bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie erwähnt, mit außerordentlich hoher Wirksamkeit erwärmt wird, kann eine Erhöhung der Laufgeschwindigkeit des Bands 8 im Vergleich zu

einem ähnlichen Tonerbild-Aufnahmeelernent bei der bisherigen Vorrichtung realisiert werden, die eine Wärmequelle mit im wesentlichen demselben Energieverbrauch wie die Wärmequelle bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet, so daß die Wiedergabegeschwindigkeit der Vorlagenbilder beträchtlich erhöht werden kann.

Im folgenden sind Beispiele für Zahlenwerte für die erfindungsgemäße Vorrichtung angegeben.

Bei Verwendung eines normalen Toners mit einem Erweichungspunkt von 90 bis 150C besitzt die Heizrolle 6 vorzugsweise einen Außendurchmesser von 20 bis 70 mm und eine Oberflächentemperatur von 100 bis 200°C. Das mit einer Oberflächenschichi aus Silikongummi versehene Band 8 besitzt eine Dicke von 30 bis 300,um, und es bewegt sich mit einer Lauf- bzw. Transportgeschwindigkeit von 50 bis 700 mm/s.

Eine vorteilhafte Beziehung der oben angegebenen Größen läßt sich durch folgende Formel ausdrücken:

a - a . ^v c · r ,2 ^θ - ^a R * —F~ * ^d

Darin bedeuten:

d = Dicke (in cm) des Zwischenübertragungs-Bands, V = Laufgeschwindigkeit (cm/s) des Bands, R = Radius der Heizrolle,

k = mittlere Wärmeleitfähigkeit (cal/cm-s*°C) des Bands,

r = mittleres spezifisches Gewicht bzw. Wichte (cal/g°°C) des Bands,

θ = Winkel (Radiant), über den das Band um die Heizrolle herumgeschlungen ist,

c = spezifische Wärme des Bands und

V * - — w -

- 12 -

a = eine positive ganze Zahl, die sich durch die Konstruktionsbedingungen der Vorrichtung, wie Durchmesser der Heizrolle usw., bestimmt und die vorzugsweise 1-10 und bevorzugt 4-10 beträgt.

Der beschriebene Trag- bzw. Führungsmechanismus für das Band ist verschiedenen Abwandlungen zugänglich. Bei der in Fig. dargestellten abgewandelten Ausführungsform besitzt die Heizzone H einen Winkel θ von 250°. .Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist ebenfalls eine lange Heizzone H vorgesehen, wobei eine Hilfsrolle 13 verwendet wird, um die Austragsrichtung des Aufzeichnungsträgers zu steuern.

Die vorstehend beschriebene Bildwiedergabevorrichtung gemäß der Erfindung besitzt somit einen außerordentlich einfachen Aufbau, und sie ermöglicht unter Verwendung einer kleinen Wärmequelle jederzeit eine ausgezeichnete übertragung eines von einem Zwischenübertragungs-Band getragenen Tonerbilds auf einen Aufzeichnungsträger. Die Transportgeschwindigkeit des Zwischenübertragungselements kann dabei beträchtlich erhöht werden, und die Gesamtabmessungen des Systems für^ die Bildübertragung auf den Aufzeichnungsträger können weitgehend verkleinert werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die vorstehend dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern verschiedenen Änderungen und Abwandlungen zugänglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

Leerseite

Claims

i 1

PATENTANSPRÜCHE:

Bildwiedergabevorrichtung, gekennzeichnet durch ein angetriebenes Tonerbild-Aufnahmeelement (1), durch ein mit dem Aufnahmeelement (1) synchron laufendes Zwischenübertragungs-Band (8) zur Abnahme des Tonerbilds bei Inberührungbrxngung des Bands (8) mit der (Mantel-)Fläche des Aufnahmeelements (1), durch einen Band-Führungsmechanismus (6, 7) mit einer zylindrischen Heizrolle (6), die an ihrer Mantelfläche mit der Rückseite des Bands (8) in Berührung steht, und durch eine Andruckrolle (11), die in einer Übertragungsposition (D) an einem oder in der Nähe eines Ablaufpunkts (B) des Bands (8) von der Heizrolle (6) unter Zwischenfügung des Bands (8) mit der Mantelfläche (6) in (Andruck-)Berührung steht, wobei das auf dem Zw'ischenübertragungs-Band (8) befindliche Tonerbild in der Übertragungsposition (D) auf einen blattförmigen Aufzeichnungsträger übertragbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenübertragungs-Band (8) über mehr als 180° um die Heizrolle (6) herumgeschlungen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperatur der Heizrolle (6)

80 - 150°C beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche "des Zwischenübertragungs-Bands (8) mit Silikongummi beschichtet ist. .
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel Θ, über den das Zwischenübertragungs-Band (8) um die Heizrolle (6) herumgeschlungen ist, folgender Gleichung entspricht:

_θ = _a·. _ . c_^_ _m _d

worin bedeuten:

d = Dicke des Bands (8),

V = Lauf- bzw. Transportgeschwindigkeit des Bands (8), k = mittlere Wärmeleitfähigkeit des Bands (8), c = spezifische Wärme"des Bands (8),

■*

r = mittleres spezifisches Gewicht bzw. Wichte (des Bands), R = Radius der Heizrolle (6) und
a = eine positive ganze Zahl.