DE4028511A1 - Elektrophotographisches geraet zur erzeugung mehrfarbiger bilder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrfarbige Bilder erzeugendes Gerät, bei dem ein elektrophotographisches Ver­ fahren zur Anwendung kommt.

Ein herkömmlicher Typ einer mehrfarbige Bilder erzeugenden Einrichtung, d. h. eine Einrichtung, die zweifarbige Bilder erzeugen kann, ist in der Fig. 1 dargestellt.

Bei der vorstehend genannten bilderzeugenden Einrichtung wird in einem fortlaufenden bilderzeugenden Prozeß das photoleitfähige Element 100 aufgeladen, belichtet und das Bild entwickelt, und zwar alles während einer einzigen Um­ drehung des photoleitfähigen Elementes 100, und dieser bilderzeugende Prozeß wird zweimal wiederholt, um ein zweifarbiges Bild zu erzeugen.

Eine Beschreibung der bilderzeugenden Operation wird im folgenden gegeben.

Die Außenfläche des in Pfeilrichtung m drehenden, photo­ leitfähigen Elementes 100 wird zuerst mittels einer ersten Ladeeinrichtung 101 auf ein bestimmtes elektrisches Poten­ tial geladen, und der durch die Ladeeinrichtung 101 ge­ ladene Bereich wird durch einen ersten Laserstrahl 102 ei­ ner Belichtung unterzogen, um darauf ein erstes elektrosta­ tisch latentes Bild zu erzeugen. Das erste elektrostatisch latente Bild gelangt in einem Bereich gegenüber einer er­ sten Entwicklereinheit 103 mit einem Entwicklermaterial in Kontakt, das einen ersten Toner enthält, um das elektrosta­ tisch latente Bild mit dem ersten Toner zu entwickeln. Als nächstes wird die Oberfläche des photoleitfähigen Elementes 100 durch eine zweite Ladeeinrichtung 104 auf ein bestimm­ tes Potential geladen, und der von der Ladeeinrichtung 104 geladene Bereich wird einer Belichtung durch einen zweiten Laserstrahl 105 unterzogen, um darauf ein zweites elektro­ statisch latentes Bild zu erzeugen. Das zweite elektrosta­ tisch latente Bild gelangt im Bereich gegenüber einer zwei­ ten Entwicklereinheit 106 mit einem Entwicklermaterial in Kontakt, das einen zweiten Toner enthält, um das elek­ trostatisch latente Bild mit dem zweiten Toner zu ent­ wickeln.

Die vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Tonerbil­ der, die so auf der Oberfläche des photoleitfähigen Ele­ mentes 100 erzeugt worden sind, werden zusammen auf ein Bildempfangsmaterial übertragen, das entlang der gestri­ chelten Linie in Pfeilrichtung n durch einen Bereich gegen­ über der Übertragungsladeeinrichtung 107 transportiert wird, und werden auf diesem mittels einer nicht dargestell­ ten Fixiereinrichtung aufgeschmolzen.

Die Oberfläche des photoleitfähigen Materials 100 passiert andererseits den Bereich gegenüber der Transferladeeinrich­ tung 107, wobei der auf dieser Oberfläche verbliebene Rest­ toner wird mittels einer Reinigungseinrichtung 108 ent­ fernt, und die Oberfläche wird dann mittels einer Löschlampe 109 entladen, um für den nächsten bilderzeu­ genden Prozeß vorbereitet zu werden.

Die vorstehend beschriebene zweifarbige Bilder erzeugende Einrichtung hat gewisse Nachteile, insoweit, als das zweite Entwicklermaterial der zweiten Entwicklereinheit 106 wäh­ rend des zweiten Entwicklungsprozesses mit dem ersten Tonerbild in Berührung kommt und dabei den ersten Toner verdrängt oder abkratzt, mit dem Ergebnis, daß nicht nur das erste Tonerbild zerstört wird, sondern der erste Toner sich auch mit dem zweiten Entwicklermaterial vermischt, wodurch die Farbe des zweiten Entwicklermaterials beein­ trächtigt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen mehrfar­ bige Bilder erzeugenden Apparat zu schaffen, der einwand­ freie Bilder erzeugen kann. Insbesondere soll bei einer Vorrichtung mit einer ersten Entwicklereinheit, die am Um­ fang eines photoleitfähigen Elementes angeordnet ist, und einer zweiten Entwicklereinheit, die an der in Drehrichtung des photoleitfähigen Elementes abwärts liegenden Seite der ersten Entwicklereinheit angeordnet ist, verhindert werden, daß das von der ersten Entwicklereinheit entwickelte Bild durch den von der zweiten Entwicklereinheit zugeführten Ma­ terial abgelöst wird und daß in der ersten Entwick­ lereinheit enthaltenes Entwicklermaterial in die zweite Entwicklereinheit eindringt und diese verunreinigen bzw. sich mit dem zweiten Entwicklermaterial vermischen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein mehr­ farbige Bilder erzeugendes Gerät mit:
Einer ersten bilderzeugenden Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatisch latenten Bildes auf der Oberfläche eines drehbaren photoleitfähigen Elementes;
einer ersten Entwicklereinrichtung, die einen ersten Ent­ wickler enthält, der mit dem ersten elektrostatisch laten­ ten Bild in Berührung gebracht wird, um das erste latente Bild zu entwickeln;
einer zweiten bilderzeugenden Einrichtung zum Erzeugen ei­ nes zweiten elektrostatich latenten Bildes auf der Oberflä­ che des photoleitfähigen Elementes, nachdem das vorstehend genannte erste elektrostatisch latente Bild durch die erste Entwicklereinrichtung entwickelt worden ist;
einer zweiten Entwicklereinrichtung, die in Drehrichtung des photoleitfähigen Elementes unterhalb der ersten Ent­ wicklereinrichtung angeordnet ist, die einen zweiten Ent­ wickler enthält, der mit dem zweiten elektrostatisch laten­ ten Bild in Berührung gebracht wird, um das zweite latente Bild zu entwicken;
wobei die vorstehend genannte zweite Entwicklereinrichtung eine Entwicklerwalze aufweist, die drehbar ist und gegen­ über dem photoleitfähigen Element angeordnet ist;
einem Führungselement, das oberhalb der Entwicklerwalze an­ geordnet ist, um dazwischen einen bestimmten Spalt zu bil­ den, und das sich vom Entwicklungsbereich bis zum Ent­ wicklerzuführbereich erstreckt, wobei der Entwicklungsbe­ reich diejenige Position ist, an der photoleitfähiges Ele­ ment und Entwicklerwalze die größte Nähe zueinander auf­ weisen, oder ein Bereich, der bezüglich Drehrichtung des photoleitfähigen Elementes stromaufwärts von dieser Position der größten Nähe liegt; und
wobei der Entwicklerzuführbereich auf der von dem photoleitfähigen Element abgewandten Seite der Entwicklerwalze liegt;
einer Zuführeinrichtunng zum Zuführen des zweiten Entwick­ lers auf das Führungselement am Entwicklerzuführbereich;
und einer Magnetwalze, die innerhalb der Entwicklerwalze so angeordnet ist, daß sie in die gleiche Richtung wie die Entwicklerwalze gedreht werden kann, wobei der zweite Ent­ wickler auf dem Führungselement mittels der Umdrehung der Magnetwalze in der Entwicklerwalze zum Entwicklungsbereich transportiert wird, und der erste Entwickler auf der Ent­ wicklerwalze in entgegengesetzter Richtung relativ zum auf dem Führungselement transportierten zweiten Entwickler transportiert wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines bekannten Gerätes zur Erzeugung zweifarbiger Bilder;

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt eines Gerätes zur Erzeugung zweifarbiger Bilder gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 einen Schnitt durch die erste Entwicklereinrichtung des Gerätes gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 einen Schnitt durch die zweite Entwicklereinrichtung des Gerätes gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Teilansicht der zweiten Entwicklereinrichtung im vergrößerten Maßstab;

Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Ent­ wicklungseigenschaften der Toner in der ersten und zweiten Entwicklereinrichtung;

Fig. 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Betriebszustände der einzelnen Teile während der Bilderzeugungszeiten und der Bildzwischenzeiten bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Im folgenden wird die erste Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung beschrieben.

Fig. 2 zeigt den Gesamtaufbau einer Ausführungsform des zweifarbige Bilder erzeugenden Gerätes gemäß der vorliegen­ den Erfindung. In der Nähe des Mittelpunktes des Gerätes ist ein photoleitfähiges Element 1 angeordnet, und um des­ sen Umfang herum sind in Drehrichtung (Pfeil a) eine erste Ladeeinrichtung 2, eine erste Entwicklereinrichtung 3, die roten Farbtoner aufnimmt, eine zweite Ladeeinrich­ tung 4, eine zweite Entwicklereinrichtung 5, die schwarzen Toner aufnimmt, eine Übertragungsladeeinrichtung 6, eine Trennladeeinrichtung 7, eine Reinigungseinrichtung 8 und eine Löschlampe 9 angeordnet.

Oberhalb der photoleitfähigen Trommel 1 ist ein rotierender Polygonspiegel 10 und eine optische Einheit vorgesehen. Die optische Einheit umfaßt einen ersten Laserkopf 11 und einen zweiten Laserkopf 12, die jeweils Laserstrahlen 13 und 14 entsprechend den Bildern auf den rotierenden Polygonspiegel werfen.

In Papiertransportrichtung vor der Übertragungsladeeinrich­ tung 6 sind eine Papierkassette 15, die Kopierpapier auf­ nimmt, eine Aufnahmewalze 16 zum Transportieren von Kopier­ papierblättern aus dieser Kassette 15 und Zeitschaltwalzen 17 zum Zuführen von Kopierpapierblättern synchron zu dem elektrostatisch latenten Bild, welches auf der Oberfläche des photoleitfähigen Elementes ausgebildet ist, angeordnet.

In Papiertransportrichtung hinter der Trennladeeinrichtung 7 sind ein Transportgurt 18 zum Transportieren des Kopier­ papierblattes, welches das übertragene Tonerbild trägt, eine Fixierwalze 19 zum Aufschmelzen des Tonerbildes auf das Kopierpapierblatt und eine Ausgabewalze 20 und ein Ausgabetrog 21 angeordnet.

Das photoleitfähige Element 1 wird in Pfeilrichtung a mit­ tels eines nicht dargestellten Motors angetrieben. Die Oberfläche des photoleitfähigen Elementes 1 wird zuerst gleichmäßig mittels der ersten Ladeeinrichtung 2 aufgeladen und dann durch Licht, welches von einem ersten Laserkopf 11 der optischen Einheit projiziert wird, belichtet, um ein erstes elektrostatisch latentes Bild zu erzeugen, welches dann durch den roten Toner der ersten Entwicklereinrichtung 3 entwickelt wird.

Das photoleitfähige Element 1 wird dann durch die zweite Ladeeinrichtung 4 wieder aufgeladen, mit Licht belichtet, welches vom zweiten Laserkopf 12 projiziert wird, um ein zweites elektrostatisch latentes Bild zu erzeugen, welches dann durch den schwarzen Toner der zweiten Entwicklerein­ richtung 5 entwickelt wird.

Durch die Aufnahmewalze 16 wird aus der Papierkassette 15 ein Kopierpapierblatt zugeführt und durch die Zeitschalt­ walze 17 zwischen das photoleitfähige Element 1 und die Übertragungsladeeinrichtung 6 synchron mit dem auf dem pho­ toleitfähigen Element 1 ausgebildeten Tonerbild transpor­ tiert. Das auf der Oberfläche des photoleitfähigen Elemen­ tes 1 erzeugte Tonerbild wird dann auf das Kopierpapier­ blatt mittels der Übertragungsladeeinrichtung 6 übertragen, und danach wird das Kopierpapierblatt von dem photoleitfä­ higen Element 1 mittels der Trennladeeinrichtung 7 ge­ trennt, auf dem Transportgurt 18 zur Fixierwalze 19 trans­ portiert, wo das Tonerbild auf das Kopierpapierblatt aufge­ schmolzen wird, und dann durch die Ausgabewalze 20 in den Ausgabetrog 21 ausgegeben.

Nachdem das Tonerbild übertragen worden ist, wird der auf der Oberfläche des photoleitfähigen Elementes verbleibende Resttoner durch die Reinigungseinrichtung 8 entfernt, das photoleitfähige Element 1 wird durch die Löschlampe 9 ent­ laden und steht dann wiederum der ersten Ladeeinrichtung 2 gegenüber.

Die erste Entwicklereinrichtung 3 ist eine Entwicklerein­ heit vom Magnetbürstentyp mit einer stationären Magnetwalze 31, um die herum eine Entwicklerhülse 30 angeordnet ist, die in Pfeilrichtung b drehbar ist, und die einen Zweikom­ ponentenentwickler mit einem roten Farbtoner und Träger­ teilchen aufweist, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist. Die im Entwickler verwendeten Trägerteilchen sind elek­ trisch isolierende Trägerteilchen vom Binder-Typ mit einer mittleren Teilchengröße von 60 µm. Der Toner ist ein nicht­ magnetischer Toner, dem die genannten Trägerteilchen eine negative triboelektrische Polarität verleihen. Der vorste­ hend genannte Toner kann hergestellt werden durch Kombinie­ ren und Schmelzen von 100 Gewichtsteilen Styrol- Acryl-Co­ polymer, 4 Gewichtsteilen eines die negative Ladung steu­ ernden Materials und 5 Gewichtsteilen Pigment, und an­ schließendes Kühlen und Pulverisieren, um ein feines Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 11 µm zu bil­ den. Die vorstehend beschriebenen Träger- und Tonerteilchen werden in einem Verhältnis von 90 Gewichtsprozent Träger­ teilchen zu 10 Gewichtsprozent Tonerteilchen vermischt, wo­ bei die Trägerteilchen triboelektrisch mit einer positiven Polarität und der Toner mit einer negativen Polarität tri­ boelektrisch geladen werden.

In der ersten Entwicklereinrichtung mit der vorstehend be­ schriebenen Konstruktion wird der von der Becherwalze 32 zur Entwicklerhülse 30 zugeführte Entwickler auf der Außen­ seite der Entwicklerhülse 30 mittels der Magnetkraft der Magnetwalze 31 gehalten und in Pfeilrichtung b durch die Umdrehung der Entwicklerhülse 30 transportiert. Die Menge des zur Entwicklerhülse 30 zugeführten Entwicklers wird durch eine Regulierklinge 33 reguliert und dem Entwick­ lungsbereich P₁ zugeführt, der zwischen dem photoleitfähi­ gen Element 1 und der Entwicklerhülse 30 liegt, um das elektrostatisch latente Bild mit rotem Farb­ toner zu entwickeln.

Die zweite Entwicklereinheit hat ein den Entwickler trans­ portierendes Führungselement 52 in der Nähe der einen Hälfte des Bereiches an der Außenumfangsfläche der Entwick­ lerhülse 50, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist. Das Füh­ rungselement 52 hat eine kreisbogenförmige Form mit einem Krümmungsmittelpunkt gleich dem der Entwicklerhülse 50 und erstreckt sich von dem Bereich P₃, an dem Entwickler durch die Becherwalze 53 zugeführt wird, bis zu dem Entwicklungs­ bereich P₂ und ist so angeordnet, daß ein gleichbleibender Abstand zur Entwicklerhülse 50 bestehen bleibt. Das Füh­ rungselement 52 kann aus einem elektrisch isolierenden Ma­ terial oder einem elektrisch leitfähigen Material, wenn es isoliert gehalten wird, hergestellt sein. Die Menge des Entwicklers, der durch die Becherwalze 53 zugeführt wird, wird durch die Regulierklinge 54 geregelt. Die Regulier­ klinge 54 ist so angeordnet, daß ihre Vorderkante einen Ab­ stand d₂ relativ zum Entwickler transportierenden Führungs­ element 52 aufweist. Weiterhin ist eine Abstreifklinge 55 so angeordnet, daß deren Vorderkante mit leichtem Druck an der Außenfläche der Entwicklerhülse 50 so anliegt, daß Ent­ wickler an der Außenfläche der Entwicklerhülse 50 abge­ streift wird.

Bei der vorstehend beschriebenen zweiten Entwicklereinrich­ tung 5 wird die Magnetwalze 51 in Pfeilrichtung d drehend angetrieben, und die Entwicklerhülse 50 wird ebenfalls in die gleiche Richtung d angetrieben.

Es wird ein Zweikomponentenentwickler mit einem schwarzen Farbtoner und Trägerteilchen verwendet, der auf die gleiche Art und Weise hergestellt werden kann und die gleichen Ei­ genschaften wie für den vorstehend beschriebenen ersten Entwickler der ersten Entwicklereinrichtung 3 aufweisen kann.

In der vorstehend beschriebenen zweiten Entwicklereinrich­ tung 5 wird der Entwickler dem Zuführbereich P₃ mittels der Becherwalze 53 zugeführt und in Pfeilrichtung c auf der Außenfläche des den Entwickler transportierenden Führungs­ elementes 52 mittels der Umdrehung der Magnetwalze 51 in Pfeilrichtung d transportiert. Hierbei wird die Menge des transportierten Entwicklers durch die Regulierklinge 54 re­ guliert. Der in Pfeilrichtung c entlang dem Führungselement 52 transportierte Entwickler gelangt mit der Oberfläche des photoleitfähigen Elementes 1 am Ende des Führungselementes 52 in Kontakt und entwickelt ein elektrostatisch latentes Bild, welches zuvor auf der Oberfläche des photoleitfähigen Elementes ausgebildet worden ist. Gleichzeitig gelangt der Entwickler mit der Außenfläche der Entwicklerhülse 50 in Kontakt und wird in Pfeilrichtung d zwischen der Entwicklerhülse 50 und dem Führungselement 52 transportiert und durch die Abstreifeinrichtung 55 abge­ kratzt und kehrt so den Entwicklerbehälter zurück.

Die Position X₂, an der der Entwickler seinen Kontakt mit der Oberfläche des photoleitfähigen Elementes 1 beendet, ist eine Position, an der die Entwicklerhülse 50 weiterhin in der Nähe der Oberfläche des photoleitfähigen Elementes 1 bleibt, und liegt etwas vor der Position der größten Nähe X₁ zwischen Entwicklerhülse 50 und photoleitfähigem Element 1 bezüglich der Umdrehungsrichtung des photoleitfähigen Elementes (siehe Fig. 5). Die vorstehend beschriebene An­ ordnung führt dazu, daß hinter der Position x₁ der größten Nähe, relativ zur Bewegungsrichtung des photoleitfähigen Elementes 1 (Pfeil a) gesehen, kein Entwickler an der Ober­ seite der Entwicklerhülse 50 vorhanden ist. Im folgenden werden die Prinzipien beschrieben, auf denen das beschrie­ bene Verhalten des Entwicklers in der zweiten Entwicklereinrichtung 5 beruht. Der Entwickler oberhalb des den Entwickler transportierenden Führungselementes 52 wird zu der Außenfläche der Entwicklerhülse 50 in entgegenge­ setzter Richtung zur Drehrichtung der Magnetwalze transpor­ tiert. Die vorstehend beschriebene Entwicklerbewegung er­ folgt deshalb, weil der Entwickler auf dem Führungselement 52 in die entgegengesetzte Richtung wie die Richtung der Umdrehung der Magnetwalze mittels der Be­ wegung des Magnetfeldes transportiert wird. Der im Bereich angrenzend an die äußere Umfangsfläche der Entwicklerhülse 50 vorhandene Entwickler wird dagegen in die Richtung der Umdrehung dieser Entwicklerhülse 50 transportiert, d. h. in die Richtung entgegengesetzt zu der Transportrichtung des Entwicklers auf dem Führungselement 52. Weiterhin ist die Transportgeschwindigkeit des Entwicklers auf der Entwick­ lerhülse 50 kleiner als die Entwicklertransportgeschwindig­ keit auf dem Führungselement 52.

In der zweiten Entwicklereinrichtung 5 gemäß der vorliegen­ den Erfindung beendet der Entwickler seinen Kontakt mit der photoleitfähigen Trommel (der Kontaktbereich wird als Ent­ wicklungsbereich bezeichnet) an der Position x₂, wo die Entwicklerhülse 50 sich weiterhin dem photoleitfähigen Elementes 1 annähert, oder an der Position x₁ der größten Nähe, wie vorstehend beschrieben. Daher ist die Entwickler- Transportgeschwindigkeit Vsl der Entwicklerhülse 50 größer als die Entwickler-Transportgeschwindigkeit Vmg der Magnet­ walze 51 am Entwicklungsbereich P₂, so daß unterhalb des Entwicklungsbereiches P₂ die obere Außenfläche der Entwick­ lerhülse von Entwickler freigehalten wird.

Genauer ausgedrückt, kann die Entwickler-Transportgeschwin­ digkeit der Entwicklerhülse 50 und die Entwickler-Trans­ portgeschwindigkeit der Magnetwalze 51 so eingestellt sein, daß sie die Bedingungen der unten stehenden Gleichungen er­ füllen, wobei die Transportgeschwindigkeit (Vmg (mm/sec)), die auf der Umdrehung der Magnetwalze basiert, durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist:

(1)  Vmg = h · p · (Wmg/60)

wobei h die Bürstenhöhe (mm), p die Anzahl der Magnetpole und Wmg die Umdrehungen pro Minute der Magnetwalze sind.

Die Entwickler-Transportgeschwindigkeit basierend auf der Umdrehung der Entwicklerhülse wird durch die folgende Glei­ chung ausgedrückt:

(2)  Vsl = D · π · (Wsl/60)

wobei D der Außendurchmesser (mm) der Entwicklerhülse und Wsl die Umdrehungen pro Minute der Entwicklerhülse sind.

Demgemäß wird die Gesamtgeschwindigkeit des Entwicklers (Vdev (mm/sec)) durch die Gleichung ausgedrückt:

(3) Vdev=Vmg-Vsl=(h · p · Wmg-D · π · Wsl)/60.

An der Position der größten Nähe zwischen der Entwickler­ hülse und der photoleitfähigen Trommel ist die vorstehend erwähnte Magnetbürstenhöhe h notwendigerweise gleich dem Abstand d₁ der größten Nähe. Demgemäß kann die Entwickler- Transportgeschwindigkeit der Entwicklerhülse 50 und die Entwickler-Transportgeschwindigkeit der Magnetwalze 51 so eingestellt sein, daß sie die folgende Gleichung erfüllt:

(4) D · π · Wsl<d₁ · p · Wmg,

sodaß der Entwicklungsvorgang beendet ist, bevor der Ent­ wickler die Position X₁ der größten Nähe zwischen Entwick­ lerhülse 50 und photoleitfähigem Element 1 erreicht. Das heißt, der Durchmesser der Entwicklerhülse, die Anzahl der Magnetpole der Magnetwalze, die Umdrehungen pro Minute der Entwicklerhülse und der Magnetwalze und die Bürstenhöhe (der Abstand zwischen der Entwicklerhülse und der photo­ leitfähigen Trommel im Entwicklungsbereich P₂), und der­ gleichen Entwicklereinheits-Parameter und Entwicklungsbe­ dingungen können so eingestellt werden, daß sie die Glei­ chung 4 erfüllen.

Konkrete Beispiele mit numerischen Werten, die die in der Gleichung 4 ausgedrückten Bedingungen erfüllen, werden im folgenden aufgelistet.

Entwicklerhülse 50

Durchmesser: 31 mm
Drehgeschwindigkeit: 70 rpm,

Magnetwalze 51

Anzahl der Magnetpole: 8
Magnetkraft: 1000 Gauss (an der Entwicklerhülsenoberfläche)
Umdrehungsgeschwindigkeit: 1300 rpm
Abstand der größten Nähe d₁: 0,5 mm
Bürstenhöhe regulierender Spalt d₂: 1.5 mm
Spalt d₃ zwischen dem den Entwickler transportierenden Führungselement und dem photoleitfähigen Element:
1.0 mm
Abstand d₄ zwischen dem den Entwickler transportieren­ den Führungselement und der Entwicklerhülse: 1.2 mm.

Wenn die erste Entwicklereinrichtung 3 und die zweite Ent­ wicklereinrichtung 5 gleichzeitig arbeiten, um wie vorste­ hend beschrieben ein zweifarbiges Bild zu erzeugen, gelangt das rote Farbtonerbild, welches durch die erste Entwickler­ einrichtung 3 erzeugt worden ist, mit dem schwarzen Entwicklermaterial der zweiten Entwicklereinrichtung 5 in Berührung, wenn der Entwicklungsbereich P₂ passiert wird.

Bei der zweiten Entwicklereinrichtung 5 wird jedoch der Entwicklungsvorgang vollständig weiter stromaufwärts in Richtung der Umdrehung des photoleitfähigen Elementes 1, als die Position X₁ der größten Nähe zwischen Entwickler­ hülse 50 und photoleitfähigem Element 1 beendet. Da der schwarze Entwickler das photoleitfähige Element 1 berührt, wird der Entwicklungsvorgang damit beendet, daß der schwarze Entwickler eine hohe Dichte hat, das rote Farb­ tonerbild, welches den Entwicklungsbereich P₂ passiert, kaum durch den schwarzen Entwickler abgekratzt wird und die Menge des roten Farbtoners, die in den schwarzen Entwickler gelangt, extrem niedrig ist.

Da weiterhin der Entwicklungsvorgang in den Entwicklungsbe­ reichen P₁ und P₂ eine Kontaktentwicklung ist, werden die elektrostatisch latenten Bilder mit ausreichender Bild­ dichte entwickelt. Zusätzlich sind keine merkbaren Verände­ rungen des Bildes in Folge leichter Herstellungsfehler oder Einstellfehler anzutreffen, da der Abstand zwischen photo­ leitfähigem Element 1 und Entwicklerhülsen 31 und 50 größer ausgeführt werden kann.

Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung beschrieben.

Die zweite Ausführungsform hat im wesentlichen die gleiche Konstruktion wie die erste Ausführungsform, mit Ausnahme daß der zweite Entwickler, der in der zweiten Entwickler­ einrichtung aufgenommen ist, ein Zweikomponentenentwickler ist, der aus magnetischen Tonerteilchen und Trägerteilchen besteht, und die Entwicklungsvorspannung der zweiten Ent­ wicklereinrichtung höher als die Entwicklungsvorspannung der ersten Entwicklereinrichtung ist. Übereinstimmende De­ tails werden nicht beschrieben.

Der bei der zweiten Ausführungsform verwendete zweite Ent­ wickler ist ein Zweikomponentenentwickler mit einem schwar­ zen Farbtoner und Trägerteilchen. Die bei dem Entwickler verwendeten Trägerteilchen sind identisch mit denen, die bei der vorstehend beschriebenen ersten Entwicklereinrich­ tung 3 verwendet werden. Der schwarze Farbtoner ist ein ma­ gnetischer Toner, d. h. durch die Trägerteilchen mit einer negativen Polarität triboelektrisch aufgeladen. Dieser vor­ stehend genannte Toner kann durch die Kombination und Schmelzen von 100 Gewichtsteilen Styrol-Acrycopolymer, 5 Gewichtsteilen eines die negative Ladung steuernden Ma­ terials, 4 Gewichtsteilen Ruß und 40 Gewichtsteilen Magnet­ pulver hergestellt werden, dieses Gemisch wird dann abge­ kühlt, pulverisiert und klassiert, um ein feines Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 12 µm zu erzeugen. Der vorstehend genannte Magnettoner hat eine Tonerdichte von 15 Gewichtsprozent.

In dem bilderzeugenden Apparat gemäß der zweiten Ausfüh­ rungsform wird genau wie bei der ersten Ausführungsform ein Entwicklungsverfahren verwendet, bei dem der zweite Ent­ wickler den Kontakt mit dem photoleitfähigen Element zwi­ schen dem Bereich, an dem die Entwicklerwalze sich der Oberfläche des photoleitfähigen Elementes annähert, und der Position, an der die Entwicklerwalze die größte Nähe zum photoleitfähigen Element hat, beendet. Daher wird der auf dem photoleitfähigen Element vorhandene erste Toner (ein roter Farbtoner bei der vorliegenden Ausführungsform) durch den zweiten Entwickler praktisch nicht von der Oberfläche weggenommen, so daß das Bild, welches durch den ersten To­ ner entwickelt worden ist, unzerstört bleibt.

Da jedoch die vorliegende Ausführungsform ein Kontaktent­ wicklungsverfahren verwendet, bei dem der Entwickler mit dem photoleitfähigen Element in Kontakt gelangt, kann der niedrig geladene oder ungeladene erste Toner, der an den Hintergrundbereichen auf der Oberfläche des photoleitfähi­ gen Elementes haftet, oder der niedrig geladene Toner in den Bildbereichen, welche durch den ersten Toner entwickelt worden sind, die zweite Entwicklungseinrichtung kontaminie­ ren.

Bei der vorstehend beschriebenen Art der Kontaktentwicklung ist es schwierig, eine Abtrennung des ersten Toners von der Oberfläche des photoleitfähigen Elementes durch die Kraft, die auch bei leichtem Kontakt mit dem zweiten Entwickler entsteht, zu vermeiden, da der niedrig geladene Toner oder ungeladene Toner des ersten Tonerbildes nur sehr geringe Haftung an dem photoleitfähigen Element aufweist.

Die Menge dieses niedrig geladenen oder ungeladenen Toners ist normalerweise sehr klein. Die Menge des niedrig ge­ ladenen oder ungeladenen Toners ist jedoch größer bei­ spielsweise dann, wenn der Betrieb bei hoher Luftfeuchtig­ keit erfolgt, oder wenn Bilder mit ungewöhnlich hohen Bild­ anteilen fortlaufend erzeugt werden, was eine schnelle To­ nernachfüllung erfordert. Niedrig geladener oder ungelade­ ner Toner, welcher die zweite Entwicklungseinrichtung kon­ taminiert, wird durch die Trägerteilchen in dem zweiten Entwickler triboelektrisch geladen und wird bei dem Ent­ wicklungsvorgang des zweiten Bildes zusammen mit dem zwei­ ten Toner verwendet, wodurch das zweite Bild mit dem ersten Toner kontaminiert ist, sodaß die Farben vermischt werden.

Demgemäß wird bei der zweiten Ausführungsform ein nichtma­ gnetischer Toner als erster Toner in dem ersten Entwickler, welcher in der ersten Entwicklereinrichtung aufgenommen ist, verwendet, während als zweiter Toner ein magnetischer Toner im zweiten Entwickler verwendet wird, der in der zweiten Entwicklereinrichtung aufgenommen ist, und der er­ ste Toner, welcher die zweite Entwicklereinrichtung konta­ miniert, kann von der zweiten Entwicklereinrichtung durch Einstellen der Entwicklungsvorspannung der zweiten Entwick­ lereinrichtung höher als der Entwicklungsvorspannung der ersten Entwicklereinrichtung entfernt werden.

Im folgenden werden die Prinzipien beschrieben, auf denen die Entfernung des ersten Toners, welcher die zweite Entwicklereinrichtung kontaminiert, beruht. Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Entwicklungseigenschaften des nichtmagnetischen ersten Toners und des magnetischen zweiten Toners zeigt. Der nichtmagnetische erste Toner geht von einem entwickelnden elektrischen Feld von 0 aus an, der magnetische zweite Toner entwickelt jedoch so lange nicht, bis ein gewisses entwickelndes elektrisches Feld (Punkt A in Fig. 6) erreicht ist. Bei einem schwachen entwickelnden elektrischen Feld ist der Magnettoner an die Magnetwalzen­ seite der zweiten Entwicklereinrichtung gebunden, da die Magnetkraft, die durch die Magnetwalze der zweiten Entwick­ lereinrichtung ausgeübt wird, größer als die elektrische Kraft ist, die in Richtung auf das photoleitfähige Element ausgeübt wird. Demgemäß wird zwischen Entwicklerwalze der zweiten Entwicklereinrichtung und dem Trennelement ein elektrisches Feld, wie es durch den Punkt B in Fig. 6 be­ zeichnet ist, errichtet, sodaß der erste Toner allein im zweiten Entwickler selektiv aus diesem getrennt werden kann, wodurch vollständig eine Kontamination des zweiten Entwicklers durch den ersten Toner verhindert wird.

Im folgenden wird das Verfahren einer zweiten Ausführungs­ form beschrieben, wobei der erste Toner aus der zweiten Entwicklereinrichtung entfernt wird, indem das vorstehend erwähnte elektrische Feld oberhalb des photoleitfähigen Elementes zwischen der Entwicklerwalze in der zweiten Ent­ wicklereinrichtung und dem photoleitfähigen Element während des Bildintervalls während dem keine Bilderzeugung statt­ findet, errichtet wird und der erste Toner, welcher die zweite Entwicklereinrichtung kontaminiert, an der Oberflä­ che des photoleitfähigen Elementes anhaftet.

Die Beziehung zwischen den elektrischen Potentialen während der Bilderzeugung ist wie folgt:

• - Oberflächenpotential des photoleitfähigen Elementes durch die erste Ladeeinrichtung V₀₁: -600 V
• - Potential des belichteten Teils nach der Belichtung: 1-50 V
• - Entwicklungsvorspannung der ersten Entwicklereinrich­ tung V_B1: -450 V
• - Oberflächenpotential des photoleitfähigen Elementes durch die zweite Ladeeinrichtung V₀₂: -700 V
• - Potential des belichteten Teils nach der zweiten Be­ lichtung: -60 V
• - Entwicklungsvorspannung der zweiten Entwicklerein­ richtung V_B2: -550 V

Daß die Entwicklungsvorspannung der zweiten Entwicklerein­ richtung höher als die Entwicklungsvorspannung der ersten Entwicklereinrichtung eingestellt ist, dient dazu, den Un­ terschied des elektrischen Potentials während des Entwick­ lungsvorganges zu erhöhen, um eine geeignete Bilddichte durch die Auswirkung einer Magnetbindungskraft auf den vor­ stehend beschriebenen Magnettoner, welcher in der zweiten Entwicklereinrichtung verwendet wird, zu erzeugen.

Die elektrischen Potentiale werden wie folgt modifiziert, um zu verhindern, daß der erste Toner die zweite Entwick­ lereinrichtung während des Bildintervalls, während dem keine Bilderzeugung stattfindet, kontaminiert:

• - Oberflächenpotential des photoleitfähigen Elementes durch die erste Ladeeinrichtung V₀₁: -600 V
• - Erste Belichtung: Aus
• - Erste Entwicklungseinrichtung: Aus
• - Zweite Ladeeinrichtung: Aus
• - Zweite Belichtung: Aus
• - Entwicklungsvorspannung der zweiten Entwicklerein­ richtung V_B2: -650 V

Wenn die elektrischen Potentiale wie vorstehend eingestellt sind, wird ein Potentialunterschied von 50 V erzeugt, wenn sich das photoleitfähige Element, welches mit einem Ober­ flächenpotential von -600 V beim Passieren der ersten Lade­ einrichtung, beaufschlagt worden ist, gegenüber der zweiten Entwicklereinrichtung befindet, die eine Entwick­ lungsvorspannung von -650 V aufweist. Aus den Entwick­ lungscharakteristiken, wie in der Fig. 6 dargestellt, kann bestimmt werden, daß die Spannung, die notwendig ist, um den Entwicklungsvorgang durch den Magnettoner zu starten, bei einem elektrostatischen Kontrast von 50 V (Punkt B in der Figur) ungenügend ist, und obwohl der schwarze Farb­ toner überhaupt nicht an der Oberfläche des photoleitfähi­ gen Elementes anhaftet, haftet der nichtmagnetische erste Toner (rote Farbtoner) ausreichend daran. Somit wird roter Farbtoner, der die zweite Entwicklereinrichtung während der Bilderzeugung kontaminiert, selektiv getrennt und haftet an der photoleitfähigen Trommel. Die Anhaftung des ersten To­ ners (roten Farbtoners) an der Oberfläche des photoleitfä­ higen Elementes erlaubt, daß der erste Toner von der Ober­ fläche der photoleitfähigen Trommel durch die angeordnete Reinigungseinrichtung entfernt wird und eine spezielle Sammeleinrichtung rückgeführt werden kann.

Der Betriebszustand jedes Teils des Druckers während der Bilderzeugungszeiten und der Bildintervallszeiten ist im Zeitplan gemäß Fig. 7 aufgeführt. Dieser Zeitplan zeigt ein Beispiel einer doppelten Bilderzeugung. Wie aus diesem Zeitplan zu ersehen ist, sind die Löschlampe und der Haupt­ motor (nicht in der Fig. dargestellt) zum Betätigen der photoleitfähigen Trommel fortlaufend sowohl während der Bilderzeugungszeit als auch der Bildintervallzeit einge­ schaltet, und die erste Ladeeinrichtung und die zweite Ent­ wicklereinrichtung werden nacheinander etwas nach dem Ope­ rationsbeginn des Hauptmotors eingeschaltet und beide blei­ ben ebenfalls fortlaufend während der Bilderzeugungszeit und der Bildintervallzeit eingeschaltet. Die Operation zum Entfernen des ersten Toners (roter Farbtoner) aus der zwei­ ten Entwicklereinrichtung wird vor dem Eintreffen des Bild­ teils der photoleitfähigen Trommel an der zweiten Entwick­ lereinrichtung, und zwar während der ersten und zweiten Bildintervalle und nach dem zweiten Bilderzeugungsprozeß jeweils durchgeführt.

Die beschriebene zweite Ausführungsform ist nicht auf die beschriebene Betriebsweise beschränkt und kann durch ver­ schiedene andere Betriebsarten vervollständigt werden. Bei­ spielsweise wird bei der zweiten Ausführungsform die erste Ladeeinrichtung im Betrieb so betätigt, daß der erste Toner (rote Farbtoner) entfernt wird. Das Oberflächenpotential des photoleitfähigen Elementes kann jedoch auch durch die Betätigung der zweiten Ladeeinrichtung geändert werden. Bei einem Beispiel für diese Betriebsweise kann das Oberflä­ chenpotential V₀₂, welches auf das photoleitfähige Element durch die zweite Ladeeinrichtung aufgebracht wird, bei -500 V eingestellt sein (einstellbar durch Veränderung der Git­ terspannung), und die Entwicklungsvorspannung der zweiten Entwicklereinrichtung kann bei -550 V eingestellt sein. In einem solchen Fall können die erste Ladeeinrichtung, die erste Belichtung und die zweite Entwicklungseinrichtung ausgeschaltet werden. In jedem Fall sind die ladungsindu­ zierten Oberflächenpotentiale des photoleitfähigen Elemen­ tes, die Entwicklungsvorspannungen und dergleichen nicht auf die vorstehend beschriebenen Einstellungen begrenzt und können wahlweise innerhalb eines Bereiches von Einstellun­ gen eingestellt werden, die eine Trennung des kontaminie­ renden ersten Toners bedeuten.

Weiterhin wird bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Entfernen des ersten Toners, welcher die zweite Ent­ wicklereinrichtung kontaminiert, zwar vorzugsweise ein nichtmagnetischer Toner als erster Toner und ein magneti­ scher Toner als zweiter Toner verwendet, es ist aber auch möglich, einen schwach magnetischen Toner als ersten Toner und einen stark magnetischen Toner als zweiten Toner zu verwenden.

Wenn bei dem beschriebenen Entwicklungsverfahren ein magne­ tischer Toner als zweiter Toner in der zweiten Entwickler­ einrichtung verwendet wird, werden zusätzlich zu dem Ent­ fernen des ersten Toners, welcher die zweite Entwicklerein­ richtung kontaminiert, andere vorteilhafte Wirkungen erhal­ ten, die im folgenden beschrieben werden.

Im Allgemeinen wird, wenn der Toner in einem Zweikomponen­ tenentwickler ein nichtmagnetischer Toner ist, niedrig ge­ ladener und ungeladener Toner erzeugt, der zu den Träger­ teilchen nur eine geringe Coulomb-Kraft aufweist und daher von den Trägerteilchen separiert wird, wenn der Entwickler auf der Entwickerwalze transportiert wird und der Entwick­ ler mit dem photoleitfähigen Element während des Entwick­ lungsvorgangs in Berührung kommt, sodaß ein Streuen und Wandern von Toner leicht auftritt.

Wenn im Gegensatz hierzu der in dem Zweikomponentenentwick­ ler verwendete Toner wie bei der zweiten Ausführungsform ein magnetischer Toner ist, wird zwar auch niedrig gelade­ ner und ungeladener Toner erzeugt, aber ein Streuen und Wandern des Toners findet infolge der Magnetbindungskraft, die durch die Magnete in der Magnetwalze ausgeübt wird, nicht statt. Bei Verwendung eines magnetischen Toners wird jedoch ein Nachteil in Kauf genommen, d. h. die Entwick­ lungseffizienz ist verringert und es ist schwierig, eine ausreichende Bilddichte zu erhalten, da eine magneti­ sche Bindekraft ausgeübt wird. Die Verbesserung der Ent­ wicklungseffizienz erfordert ein starkes elektrisches Ent­ wicklungsfeld, welches eine Kraft aufweist, die stärker als die Magnetbindungskraft allein ist. Somit ist die Erhöhung der Entwicklungsvorspannung zum Erhöhen des Potential­ unterschiedes zwischen dem belichteten Bildbereich und der Entwicklerwalze kein wünschenswertes Verfahren, da ein ho­ hes Oberflächenpotential des photoleitfähigen Elementes notwendig ist, welches zu einer Zerstörung dieses photo­ leitfähigen Elementes führen kann (bei dem vorliegenden Beispiel stellt das Oberflächenpotential von ungefähr -700 V kein Problem dar; ein hohes Oberflächenpotential ist in diesem Fall bei ungefähr -900 V).

Demgemäß wird normalerweise ein Verfahren verwendet, bei dem der Spalt zwischen dem photoleitfähigen Element und der Entwicklerwalze, der sogenannte Entwicklungsspalt, eng ist. Wenn jedoch ein enger Entwicklungsspalt bei einem herkömm­ lichen Entwicklungsverfahren verwendet wird, sammelt sich das Entwicklungsmaterial an dem Entwickungsspalt und bloc­ kiert diesen, sodaß das Entwicklermaterial nicht passieren kann. Daher ist die Menge des transportierten Entwicklers notwendigerweise gering, was zu dem Endresultat führt, daß die Tonerzufuhr nicht geeignet ist, um den Entwicklungsvor­ gang durchzuführen.

Bei der zweiten Entwicklereinrichtung, bei der das vorlie­ gende Entwicklungsverfahren verwendet wird, kann jedoch ein enger Entwicklungsspalt verwendet werden und das elektri­ sche Entwicklungsfeld verstärkt werden, da der Entwickler nicht den Entwicklungsspalt passiert.

Bilder mit geeignet hoher Dichte werden selbst dann er­ zeugt, wenn ein magnetischer Toner wie vorstehend bei der zweiten Ausführungsform beschrieben, verwendet wird. Wie vorstehend beschrieben, werden Bilder mit einer geeignet hohen Dichte erhalten, wenn das vorliegende Entwicklungs­ verfahren verwendet wird, selbst wenn ein Magnettoner als zweiter Toner verwendet wird, um den ersten Toner aus der zweiten Entwicklereinrichtung zu separieren.

Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig an Hand der Beispiele und der Figuren beschrieben worden ist, bleibt anzumerken, daß zahlreiche Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung denkbar sind.

Claims (7)

1. Bilderzeugender Apparat mit einer ersten bilderzeu­ genden Einrichtung (2, 11), zum Erzeugen eines ersten elek­ trostatisch latenten Bildes auf der Oberfläche eines dreh­ baren Photoaufnehmers (1), einer ersten Entwicklereinrich­ tung (3), in der ein erster Entwickler zum Entwickeln des ersten elektrostatisch latenten Bildes an einem ersten Ent­ wicklungsbereich aufgenommen ist, einer zweiten bilderzeu­ genden Einrichtung (4, 12) zum Erzeugen eines zweiten elek­ trostatisch latenten Bildes auf der Oberfläche des Pho­ toaufnehmers (1) nach dem Entwickeln des ersten elektrosta­ tisch latenten Bildes durch die erste Entwicklereinrichtung (3), und einer zweiten Entwicklereinrichtung (5), die in Richtung der Photoaufnehmerdrehung unterhalb der ersten Entwicklereinrichtung (3) angeordnet ist, und in der ein zweiter Entwickler aufgenommen ist, der eine andere Farbe als der erste Entwickler hat, um den zweiten Entwickler mit dem zweiten elektrostatisch latenten Bild an einen zweiten Entwicklungsbereich in Kontakt zu bringen, um das zweite elektrostatisch latente Bild zu entwickeln, wobei die zweite Entwicklereinrichtung (5) gekennzeich­ net ist durch eine drehbare Entwicklerwalze (50), die gegenüber dem Photoaufnehmer (1) liegt, ein Führungselement (52), das oberhalb der Entwicklerwalze (50) mit einem vor­ bestimmten Spalt liegt, und sich im wesentlichen entlang der Umfangsfläche der Entwicklerwalze (50) erstreckt, eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von zweitem Entwickler auf das Führungselement (52) an einem Zuführabschnitt, der an der Seite der Entwicklerwalze (50) gegenüber der Seite liegt, die dem Photoaufnehmer gegenüberliegt und eine Ma­ gnetwalze (51), die innerhalb der Entwicklerwalze (50) und in Richtung der Entwicklerwalze drehbar angeordnet ist; wo­ durch der zweite Entwickler auf dem Führungselement (52) zum Zuführabschnitt und dann zum zweiten Entwicklungsab­ schnitt transportiert wird, welcher entweder an der Posi­ tion der größten Nähe zwischen Entwicklerwalze (50) und Photoaufnehmer (1) oder in Richtung der Photoaufnehmerdre­ hung vor der Position der größten Nähe liegt.

2. Bilderzeugender Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (52) sich vom zweiten Entwicklungsbereich bis zum Zuführab­ schnitt erstreckt.

3. Bilderzeugender Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten und zweiten Entwickler ein Zweikomponentenentwickler aus Trä­ ger- und Tonerteilchen ist, und der Toner des zweiten Ent­ wicklers eine stärkere magnetische Anziehungskraft als der Toner des ersten Entwicklers hat.

4. Bilderzeugender Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Entwick­ lereinrichtung (5) die Transportgeschwindigkeit des zweiten Entwicklers mittels der Entwicklerwalze (50) höher als die Transportgeschwindigkeit des zweiten Entwicklers mittels der Magnetwalze (51) ist.

5. Bilderzeugender Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Entwicklerein­ richtung (5) ein Begrenzungselement (54) aufweist, das dem Führungselement (52) mit einem vorbestimmten Spalt gegen­ überliegt, um die auf dem Führungselement (52) transpor­ tierte Menge des zweiten Entwicklers zu begrenzen, wobei der Spalt zwischen dem Begrenzungselement (54) und dem Füh­ rungselement (52) größer als der Spalt zwischen Führungs­ element (52) und Photoaufnehmer (1) ist.

6. Bilderzeugender Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Entwicklerein­ richtung (5) ein Abstreifelement (55) aufweist, das die Oberfläche der Entwicklerwalze (50) an der Seite gegenüber der dem Photoaufnehmer (1) gegenüberliegenden Seite der Entwicklerwalze (50) berührt, um den auf der Oberfläche der Entwicklerwalze (50) transportierten zweiten Entwickler ab­ zustreifen.

7. Bilderzeugender Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die erste Entwickler­ einrichtung (3) eine erste Vorspannung und an die zweite Entwicklereinrichtung (5) eine zweite Vorspannung, die hö­ her als die erste ist, angelegt wird, wodurch der erste Entwickler, der in die zweite Entwicklereinrichtung gelangt ist, aus dieser zur Oberfläche des Photoaufnehmers (1) ent­ fernt wird.