DE3206780C2

DE3206780C2 - Verfahren und Einrichtung zum Entwickeln und zur Bildträger-Reinigung in elektrophotographischen Kopiergeräten

Info

Publication number: DE3206780C2
Application number: DE3206780A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Nara Imanaka; Kunio Osaka Ohashi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1981-02-27
Filing date: 1982-02-25
Publication date: 1983-10-06
Also published as: JPS57142673A; US4754304A; JPS6412388B2; DE3206780A1

Description

an die Magnetbürste angelegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorspannung eine Polarität hat, welche der ersten und dritten Vorspannung entgegengesetzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorspannung Masse-Potential entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die dritte Vorspannung den gleichen Spannungswert aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladeeinheit und die Belichtungseinheit ausschließlich während der ersten Umdrehung des lichtempfindlichen Elements aktiviert werden.

6. Kombinierte Einrichtung zum Entwickeln und zur Bildträger-Reinigung in einem elektrofotografischen Kopiergerät, mit einer Magnetbürste zum Entwickeln eines latenten Bildes auf einem drehbaren lichtempfindlichen Element bei einem Modus und zum Reinigen der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements bei einem anderen Betriebsmodus, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch

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— eine Einrichtung zur Bereitstellung von mindestens zwei unterschiedlichen Vorspannungen (V₀, Vcu V_C2) und

— eine Umschalteinrichtung (26) zum selektiven Anlegen einer vorgebbaren Vorspannung (Vd, Vc 1 oder Va) an die Magnetbürste (24).

Um derartige Nachteile zu beseitigen ist es bereits aus der DE-AS 24 24 350 bekannt, anstelle der vorher verwendeten Zweikomponenten-Entwickler einen magnetischen oder magnetisierbaren Einkomponenten-Entwickler zu verwenden und die Übertragung durch ein Magnetbürstensystem vorzunehmen, wobei die erzeugte Magnetbürste und das lichtempfindliche Element auf annähernd gleichem Potential liegen. Zur Reinigung dient ebenfalls das Magnetsystem, indem beim Vorbeibewegen die magnetischen oder magnetisierbaren Teilchen von diesem angezogen werden.

Weiterhin ist aus der DE-OS 26 51 310 ein Kopierer mit einer Entwicklungs- und Reinigungseinrichtung bekannt, bei der zwecks Reinigung das lichtempfindliche Element zur Entwicklung auf ein hohes negatives und zur Reinigung auf ein hohes positives Potential aufgeladen wird. Dies führt aber zu einer vorzeitigen Ermüdung des elektrophotographischen Materials, das bekanntlich durch Rekristallisation der amorphen Schichten eintritt. Solche Elemente sind daher nach relativ kurzer Gebrauchszeit nicht mehr auf ihr volles Potential aufladbar und erzeugen nur noch Kopien mit geringem Kontrast

Schließlich ist es aus der DE-AS 26 45 379 bekannt, zur Reinigung eine besondere Walze oder ein Band vorzusehen, die in unmittelbare Berührung mit einer Übertragungswalze gebracht werden. Walze bzw. Band liegen auf gleichem Potential wie die Übertragungswalze und zur Reinigung werden alle auf das entgegengesetzte Potential umgeschaltet. Hierdurch kann keine Trennung unterschiedlich geladener Teilchen erfolgen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die den bekannten Vorrichtungen anhaftenden Nachteile zu vermeiden und durch ein neuartiges Reinigungsverfahren sowie eine nach dem Verfahren arbeitende Einrichtung Kopiereinrichtungen der genannten Art zu verbessern.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Entwickeln und zum Reinigen eines lichtempfindlichen Elements in elektrophotografischen Kopiergeräten, insbesondere gemäß den in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 6 gegebenen Definitionen.

Bei elektrophotografischen Kopiergeräten mit einer von je einer Lade-, Belichtungs-, Entwicklungs- und Übertragungseinheit umgebenen lichtempfindlichen Kopiertrommel müssen unbedingt vor jedem neuen Kopiervorgang auf der Kopiertrommel-Oberfläche verbliebene Toner-Reste entfernt werden.

Herkömmliche wie z.B. in der US-PS 36 47 293 beschriebene elektrophotografische Kopiergeräte enthalten eine kombinierte Entwicklungs- und Reinigungseinheit und eine mehrfach umlaufende Kopiertrommel: Bei der ersten Umdrehung wird entwickelt und bei der zweiten Umdrehung die Trommeloberfläche gereinigt. Eine während der ersten Umdrehung zu der Entwicklung ausgenutzte Magnetbürste erhält bei der zweiten Umdrehung eine Vorspannung angelegt, welche die gleiche Polarität wie die Restladung auf der lichtempfindlichen Trommeloberfläche hat, um auf der Kopiertrommel-Oberfläche verbliebene Toner-Reste elektrostatisch anzuziehen.

Es hat sich gezeigt, daß sich im Verlauf wiederholter Kopiervorgänge infolge einer Verschlechterung bzw. Zersetzung der Entwicklermischung entgegengesetzt aufgeladener Toner bildet, der, weil er die gleiche Polarität wie die Vorspannung an der Magnetbürste hat, während des Reinigungsschrittes nicht von der Trom-

meloberfläche entfernt werden kann. Aus solchen auf der Trommel verbliebenen entgegengesetzt geladenen Toner-Ansammlungen kann sich auf der Trommeloberfläche ein »Tonerfilm« mit veränderten physikalischen und chemischen Eigenschaften ausbilden, der die Qualität der hergestellten Kopien ungünstig beeinflußt

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist in bezug auf das Verfahren im Patentanspruch 1, und bezüglich der Einrichtung im Patentanspruch 6 kurz gefaßt angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgeaankens sind in Unteransprüchen und in dem folgenden Beschreibungsteil enthalten.

Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, die selektiv zur Entwicklung und zur Kopiertrommel-Oberflächenreinigung ausgenutzte Magnetbürste bei einer ersten Kopiertrommel-Umdrehung ( = Entwickeln des latenten Bildes) mit einer ersten Vorspannung von z. B. — 200 V, während der zweiten Trommelumdrehung (= Vorreinigung, d. h. Entfernen entgegengesetzt geladener Toner-Reste) mit einer zweiten Vorspannung von z. B. + 30 V oder ± 0 V, und bei der dritten Trommelumdrehung (= Endreinigung, d. h. Entfernen noch vorhandener Toner-Reste) mit einer dritten Vorspannung von z.B. —200 V, deren Polarität der ersten Vorspannung gleicht, zu belegen.

Bei der Herstellung mehrerer Kopien von einem Original kann der Vorreinigungsschritt von der ersten bis vorletzten Kopie ausgespart und erst bei der letzten Kopie einmal vor der Endreinigung durchgeführt werden. Der erfindungsgemäße Kopiervorgang erfordert im wesentlichen nicht mehr Zeit als bei vergleichbaren herkömmlichen Kopiergeräten.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung (nur eine Figur) in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert.

Die in der Zeichnung dargestellte Kopiertrommel 10 eines nach dem Prinzip der Erfindung arbeitenden elektrophotografischen Kopiergerätes ist mit einem lichtempfindlichen Material 12, vorzugsweise in Form eines bei negativer Aufladung in gewünschter Höhe als lichtwirksames Bildformermaterial funktionierenden organischen Halbleitermaterials, bedeckt.

Um die Kopiertrommel 10 sind eine Gleichförmig-Aufladeeinheit 14, eine Übertragungseinheit 16, eine Korona-Löscheinheit 18 sowie eine Löschlarnpe 20 in entsprechender Position angeordnet. Durch ein optisches System wird ein Lichtbild auf das von der Aufladeeinheit 14 gleichmäßig aufgeladene lichtempfindliche Material 12 projiziert.

Neben der Kopiertrommel 10 befindet sich eine erfindungsgemäße kombinierte Entwicklungs/Reinigungs-Einheit (im folgenden kurz als »E/R-Einheit« bezeichnet) 22 mit einer im Kontakt mit dem lichtempfindlichen Material 12 befindlichen Magnetbürste 24, an die über eine Umschalteinrichtung 26 selektiv jeweils eine von drei Vorspannungen Vb, Vfci oder Vci anlegbar sind. Jede dieser drei Vorspannungen ist einer anderen Funktionsart der E/R-Einheit 22 zugeordnet:

Vorspannung
an Magnetbürste 24

Funktionsart der E/R-Einheit 22

Entwickeln des latenten Bildes auf
lichtempfindlichem Material 12

Vorspannung
an Magnetbürste 24

Funktionen der E/R-Einheit 22

Entfernen von umgekehrt aufgeladenem Toner von der Oberfläche des
lichtempfindlichen Materials 12
Anziehen von Toner-Rerten von der
Oberfläche des lichtempfindlichen
Materials 12

Nachstehend wird schrittweise ein Betriebsablauf zur Herstellung von zwei Kopien vom selben Original (Mehrfachkopieren) in dem Kopiergerät erläutert:

A) Vorbereitungsphase

1. Durch Betätigung einer Kopiertaste wird die Kopiertrommel 10 in Drehbewegung versetzt und durch die Umschalteinrichtung 26 die Vorspannung Vd von vorzugsweise - 200 V an die Magnetbürste 24 angelegt.

Aus einer Vorratskassette wird Kopierpapier (ein Bogen) zu einem Warteabschnitt nahe der Übertragungseinheit 16 überführt, und die Löschlampe 20 wird dauernd bis zum Schluß des Mehrfachkopier-Vorgangs eingeschaltet.

B) Erste Umdrehung

Die Aufladeeinheit 14 wird aktiviert, um die Oberfläche des lichtempfindlichen Materials 12 gleichförmig mit negativer Polarität auf einen gewünschten Pegel aufzuladen.
Durch das optische System wird ein Lichtbild auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Materials projiziert und dabei ein latentes Bild auf dieser Oberfläche erzeugt.

Von der die negative Vorspannung Vd von —200 V führenden rotierenden Magnetbürste 24 wird der mittels Friktion zwischen sich und seinem Träger auf einen gegebenen positiven Spannungspegel aufgeladene Toner auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Materials 12 übertragen. Auf Grund der gewählten Größe der Negativ-Vorspannung Vd wird der Toner dabei nicht von den hellen sondern ausschließlich von den dunklen Bereichen des latenten Bildes angezogen und bildet so auf dem lichtempfindlichen Material 12 ein entwickeltes Bild.

Der Bogen Kopierpapier 28 wird von dem Warteabschnitt zu der Übertragungseinheit transportiert und erhält beim Durchlaufen der Übertragungseinheit 16 das auf dem lichtempfindlichen Material 12 gebildete entwickelte Bild auf sich übertragen.

Die aktivierte Korona-Löscheinheit 18 löscht in Kombination mit der ständig erregten Löschlampe 20 das verbliebene Bild. Die Aufladeeinheit 14 wird abgeschaltet.

C) Zweite Umdrehung

Das optische System ist abgeschaltet, damit keine Belichtung erfolgt. Die Magnetbürste 24 wird über die Umschalteinrichtung 26 mit der Vorspannung Yc2 verbunden. Da hier vorzugsweise die Vorspannung Vc2= Vd=-200 V gewählt ist, kann auf diese Umschaltung beim Übergang von der ersten zur zweiten Umdrehung der KoDiertrommel 10

eigentlich verzichtet werden. Die Oberfläche des lichtempfindlichen Materials 12 wird jetzt nahe Masse-Potential gehalten, damit auf diesem Material 12 verbliebene Toner-Reste durch elektrostatische Anziehungskräfte auf die Magnetbürste 24 überwandern.

9. Die Übertragungseinheit 16 bleibt während der zweiten Umdrehung abgeschaltet. Zur Vorbereitung der zweiten Kopie wird der nächste Bogen Kopierpapier aus der Kassette in den Warteabschnitt übertragen. Gegen Ende der zweiten Umdrehung wird die Magnetbürste 24 durch Umschalten der Umschalteinrichtung 26 wieder an die Vorspannung Vd gelegt. Da vorzugsweise Vp und Vc2 gleich -200 V sind, kann auf diesen Umschaltvorgang eigentlich verzichtet werden.

D) Dritte Umdrehung

10. bis 14. Die im Verlauf der dritten Trommelumdrehung durchgeführten fünf Schritte 10. bis 14. entsprechen genau den oben erläuterten Schritten 3., 4., 5„ 6. bzw. 7.

Nachdem so bei der dritten Umdrehung der Kopiertrommel 10 die zweite Kopie entstanden ist, erfolgt der Übergang zur vierten Umdrehung, der im Hinblick auf die erfindungsgemäße Trommelreinigung besondere Bedeutung zukommt.

E) Vierte Umdrehung

15. Das optische System ist abgeschaltet, damit keine Belichtung erfolgt. Über die Umschalteinrichtung 26 wird an die Magnetbürste 24 die Vorspannung Vc ι von vorzugsweise +30V angelegt. Das lichtempfindliche Material 12 wird zu diesem Zeitpunkt annähernd auf Masse-Potential gehalten. Unter diesen Bedingungen wird restlicher Toner mit positiver Polarität nicht von der Magnetbürste 24 angezogen, jedoch eine geringe Menge von zusätzlichem positiv geladenem 'Toner auf die Oberfläche des Materials 12 übertragen, und ferner jede etwa auf dieser Oberfläche des lichtempfindlichen Materials 12 vorhandene Menge an entgegengesetzt aufgeladenem bzw. negative Polarität aufweisendem Toner von der Magnetbürste 24 angezogen.

Mit diesem Schritt 15. wird also negativ geladener Toner von der Oberfläche des Materials 12 entfernt Bei diesem Reinigungsvorgang sind elektrostatische Anziehungskräfte zwischen dem auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials 12 befindlichen negativ geladenen Toner und der Magnetbürste 24 wirksam, und zwar auch dann, wenn die Vorspannung Vc ι auf Masse-Potential liegt.

16. Durch Aktivierung der Korona-Löscheinheit 18 wird in Kombination mit der ständig leuchtenden Löschlampe 20 das auf dem lichtempfindlichen Material 12 verbliebene Bild gelöscht; die Aufladeeinheit 14 bleibt abgeschaltet.

Nach Abschluß dieser Vorreinigung im Verlauf der vierten Umdrehung befindet sich auf dem lichtempfindlichen Material 12 kein entgegengesetzt aufgeladener Toner mehr.

F) Fünfte Umdrehung

17. Die Aufladeeinheit 14 und das optische System bleiben wie schon bei Umdrehung vier abgeschaltet. Durch Umschalten der Umschalteinrichtung 26 wird die Magnetbürste 24 an die Vorspannung Vc2 von vorzugsweise —200 V angelegt. Da jetzt die Oberfläche des lichtempfindlichen Materials 12 auf annähernd Masse-Potential gehalten ist, werden die darauf befindlichen — keinen negativ geladenen Toner mehr enthaltenden — Toner-Reste vollständig von der Magnetbürste 24 angezogen.

18. Zum Schluß der fünften Umdrehung werden die Korona-Löscheinheit 18 sowie die Löschlampe 20 ausgeschaltet, und damit ist das Kopiergerät bereit zur nächsten Betätigung der Kopiertaste.

Die in den Schritten 15. und 16. enthaltene Vorreinigung verhütet die Bildung des eingangs erwähnten Tonerfilms und wird zum Schluß jedes Mehrfach-Kopiervorgangs durchgeführt. Die Gesamtdauer dieses neuartigen Kopiervorgangs ist etwa die gleiche wie bei der in der US-PS 36 47 293 beschriebenen herkömmlichen Kopiergeräteart.

Wenn vom selben Original durch Mehrfachkopieren zehn Kopien hergestellt werden sollen, dann wiederholt das Gerät die Schrittfolge 3. bis 9. neunmal, erstellt unter Durchführung der Schrittfolge 3. bis 7. die zehnte Kopie, führt mit dem Schritt 15. die erfindungsgemäße Vorreinigung durch und beendet den Vorgang mit den Schritten 16, 17. und 18. Damit ist das Gerät bereit für die nächste Betätigung der Kopiertaste.

Bei der Herstellung einer einzigen Kopie (Einfach-Kopierbetrieb) läßt das Gerät die Schrittfolge 8. bis 14. aus und kopiert mit dieser Folge von Schritten:

Schritte U 2, 3, 4, 5, 6, 7„ 15, 16, 17. und zum Schluß 18.

Somit führt das Kopiergerät beim Einfach-Kopieren während der ersten Umdrehung seiner Trommel 10 einen normalen Kopiervorgang mit an die Vorspannung Vd (-200 V) gelegter Magnetbürste 24, während der zweiten Trommelumdrehung die Vorreinigung (d.h. Entfernen negativ geladener Toner-Reste von der Trommel-Oberfläche) bei mit der Vorspannung Vc \ (+30V oder OV) verbundener Magnetbürste, und während der dritten Umdrehung der Trommel 10 die Schlußreinigung der Trommel 10 (d.h. Entfernen sämtlicher noch vorhandener Toner-Reste von der Trommeloberfläche) bei an der Vorspannung Vci (- 200 V) liegender Magnetbürste 24 durch.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entwickeln und zur Bildträger-Reinigung in einem elektrofotografischen Kopiergerät, das ein drehbares lichtempfindliches Element, eine Aufladeeinheit, eine Belichtungseinheit zur Erzeugung eines latenten Bildes auf dem lichtempfindlichen Element, eine Magnetbürste zum Entwikkeln des latenten Bildes bei einem Modus und zum Reinigen der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes bei einem anderen Modus, eine Übertragungseinheit und eine Löscheinheit enthält, d a durch gekennzeichnet, daß selektiv eine von mehreren unterschiedlichen Vorspannungen an die Magnetbürste angelegt wird, von denen

— eine erste Vorspannung zur Durchführung des Entwicklungsvorgangs während einer ersten Umdrehung des lichtempfindlichen Elements

— eine zweite Vorspannung zum Entfernen von die gleiche Polarität wie die erste Vorspannung aufweisenden Toner-Resten von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements während einer zweiten Umdrehung dieses Elements und

— eine dritte Vorspannung mit der gleichen Polarität wie die erste Vorspannung zum Entfernen von Toner-Resten, die eine zur ersten Vorspannung entgegengesetzte Polarität aufweisen, von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements während einer dritten Umdrehung dieses Elements