DE4139409C2 - Xerographische Kopiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine xerographische Kopiermaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten xerographischen Kopiermaschinen wurde ein Transfersystem, auf der Grundlage einer Koronaentladung dazu verwendet, ein auf einem Photorezeptor gebildetes Tonerbild auf ein Druckmedium zu übertragen. Diese Art eines Transfersystems ist insofern nachteilig, als bei Zuständen hoher Feuchtigkeit die Bildtransferleistung schlecht ist. Dies liegt daran, daß Staub und andere Schmutzteilchen sich auf dem Koronadraht sammeln oder eine Wellung des Druckmediums auftritt. Um dies zu überwinden, ist vorgeschlagen worden, ein Transfersystem einer Bauart mit Koronaentladung zu verwenden, bei dem das Druckmedium mittels eines Materials gegen einen Photorezeptor gedrückt wird, das einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10⁹ bis 10¹⁴ Ohm cm aufweist. Jedoch kann diese Systembauart nachteilig sein, da häufig das Druckmedium nicht mühelos vom Photorezeptor abgeschält werden kann. Dies wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 4 und 5 beschrieben.

Nach Fig. 3 ist ein endloses Band 1 mit einer vorgegebenen Zugkraft um eine Antriebsrolle 2 und nachfolgende Rollen 3 und 5 gelegt, um ein Papier 15 gegen einen Photorezeptor 8 zu pressen. Fig. 4 gibt an, wie ein Stapel von Papieren 15, die als Druckmedium verwendet werden, während der Verarbeitung durchschnitten wird. Werden normale dünne Papiere 15 durchschnitten, so werden mehrere Papierblätter gestapelt und durchschnitten. Entsprechend kann ein Grat 16 an der Kante der gestapelten Papiere 15 nach dem Durchschneiden gem. Fig. 4 erzeugt werden. Die Höhe des Grats 16 erreicht häufig mehrere 10 µm oder mehr. Wird Papier 15, das einen Grat 16 aufweist, in einem solchen Zustand transferiert, daß der Grat 16 des Papiers gegen das Band 1 hin gekrümmt ist, so schält das Papier 15 den Photorezeptor 8 nicht ab.

Fig. 5a zeigt eine Darstellung der Paschen-Kurve (durch eine voll ausgezogene Linie dargestellt) bei atmosphärischem Druck, und typische Kurven der Spaltspannungen über der Spaltbreite (durch gestrichelte Linien angegeben) zwischen zwei dielektrischen Folien mit festgelegten Ladungsmengen. Die Kurven werden in "ELECTROPHOTOGRAPHIE" aufgeführt, verfaßt von R.M. Shaffert und anschließend beschrieben.

Im Kontaktabschnitt (der als Klemmabschnitt bezeichnet wird) des Photorezeptors 8 und des endlosen Bands 1 liegt das Papier 15 mit dem Grat 16 in der in Fig. 5(b) dargestellten Lage. Wie gezeigt, wird ein Spalt 17 zwischen dem endlosen Band 1 und dem Papier 15 in Folge des Vorliegens des Grats 16 gebildet. Wie in Fig. 5(a) dargestellt ist, erhöht sich die Potentialdifferenz Va + Vc zwischen dem endlosen Band 1 und dem Photorezeptor 8, die am Spalt 17 wirkt, mit ansteigender Breite des Spalts 17.

Va ist die am endlosen Band 1 angelegte Spannung, und Vc ist die Spannung am Photorezeptor 8. Diese Spannungen haben entgegengesetzte Polarität, um das Papier 15 zu veranlassen, am endlosen Band 1 zu haften. Überschreitet die Spaltspannung die Paschen-Kurve, so tritt im Spalt 17 eine Entladung auf, womit die Vorderkante des Papiers 15 mit einer positiven Ladung geladen wird. Infolgedessen ziehen sich das Papier 15 und der Photorezeptor 8 elektrostatisch an und wenn sie durch den Klemmabschnitt hindurchtreten, wird das Papier vom endlosen Band 1 gelöst, während es am Photorezeptor 8 haftet.

Nachdem die Vorderkante des Papiers 15 am Photorezeptor 8 haftet, wird kontinuierlich ein winziger Spalt zwischen dem endlosen Band 1 und dem Papier 15 am Freigabebereich des Klemmabschnitts gebildet, wobei Photorezeptor 8 und endloses Band 1 umlaufen. Somit geht die Entladung in dem Spalt zwischen dem endlosen Band 1 und dem Papier 15 weiter, um das gesamte Papier 15 positiv aufzuladen. Dies führt zur Schwierigkeit bei der Trennung des Papiers 15 vom Photorezeptor 8.

Wird das Papier 15 längs der Oberfläche des Photorezeptors 8 zum Klemmabschnitt zugeführt, so wird, selbst wenn das Papier keinen Grat 16 an seiner Kante aufweist oder derart am Photorezeptor angeordnet ist, daß der Grat 16 gegen den Photorezeptor 8 hin gekrümmt ist, ein winziger Spalt kontinuierlich zwischen dem Band 1 und dem Papier 15 an einer Stelle unmittelbar vor dem Klemmabschnitt gebildet. Entsprechend tritt eine Entladung in dem winzigen Spalt auf, und es tritt ein vorstehend aufgeführtes Versagen der Abschälung des Papiers auf. Um ein Versagen der Abschälung des Papiers zu verhindern, verringert ein bekanntes Verfahren den Durchmesser des Photorezeptors 8 oder verwendet zusätzlich eine Klaue, um das Papier 15 vom Photorezeptor 8 zu trennen.

Aus der JP 62-331923 ist es bekannt, ein elektrisch leitendes Kontaktelement stromaufwärts des Photorezeptors vorzusehen. Dieses Kontaktelement besteht aus einem Bündel rostfreier Drähte oder Kohlenstoff-Fasern. Ein elektrischer Strom fließt dabei von einer unterhalb des Förderbandes vorgesehenen Ladevorrichtung zu dem Kontaktelement, so daß ein auf dem Förderband transportiertes Papier entgegengesetzt wie das Förderband aufgeladen wird, wodurch eine elektrostatische Anziehung zwischen Förderband und Papier erreicht wird. Nachteilig ist hierbei, daß ein zusätzliches teures und störanfälliges Kontaktelement benötigt ist.

Weiterhin ist aus der EP 0 376 345 bekannt, ein Führungselement stromaufwärts des Photorezeptors zum mechanischen Führen eines Papiers vorzusehen, das jedoch die nachteilige Entladung in einem Spalt zwischen dem Band und dem Papier nicht verhindern kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine xerographische Kopiermaschine zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln das Haften des Papiers am Photorezeptor verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine xerographische Kopiermaschine der eingangs genannten Art, mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Ansprüchen 2 bis 4.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Transfereinheit für eine xerographische Kopiermaschine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Transfereinheit für die in Fig. 1 angegebene xerographische Kopiermaschine,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Innenaufbaus einer bekannten Transfereinheit für eine xerographische Kopiermaschine,

Fig. 4 Darstellungen, die angeben, wie ein Papierstapel zerschnitten wird,

Fig. 5(a) eine Darstellung der Paschen-Kurve (durch eine voll ausgezogene Linie angegeben) bei atmosphärischem Druck, und typischer Kurven der Spaltspannung in Abhängigkeit von der Spaltbreite (durch gestrichelte Linien angegeben) zwischen zwei dielektrischen Folien mit festgelegten Ladungsmengen,

Fig. 5(b) eine Schnittansicht, die hauptsächlich den Klemmabschnitt angibt, in dem ein einen Grat aufweisendes Papier zwischen dem Photorezeptor und dem endlosen Band eingeklemmt wird,

Fig. 5(c) eine Schnittansicht, die hauptsächlich einen Klemmabschnitt darstellt, der zur Erläuterung der Erfindung von Nutzen ist, und

Fig. 6(a) eine Bildfolge zur Erläuterung eines Versuchs zur Prüfung der Ladekennlinie des Papiers, wenn es aus dem Klemmzustand freigegeben wird, wobei die Bildfolge einen Fall darstellt, bei dem Papier von der oberen Elektrode getrennt ist, während es an der unteren Elektrode haften bleibt, und

Fig. 6(b) eine Bildfolge für einen Fall, wo das Papier von der unteren Elektrode getrennt ist, während es an der oberen Elektrode haften bleibt.

Bevor mit der Beschreibung einer bevorzugten Erfindung fortgefahren wird, wird die Ladekennlinie eines Papiers unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben, wenn es aus dem Klemmzustand gelöst wird. Fig. 6 dient zur Erläuterung eines Versuchs zur Prüfung der vorstehend erwähnten Ladekennlinie. Bei dem Versuch wurde Papier 15 zwischen einem Paar Elektroden 18 und 19 gehalten. Nachdem eine Spannung an die Elektroden 18 und 19 gelegt wurde, wurde die Ladungspolarität des Papiers 15 geprüft.

Fig. 6(a) zeigt einen Fall, bei dem das Papier von der Elektrode 19 getrennt ist, während es an der Elektrode 18 haften bleibt. Die Darstellungen der Fig. 6(b) zeigen einen Fall, bei dem das Papier von der Elektrode 18 getrennt ist, während es an der Elektrode 19 haftenbleibt. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, ist das Papier 15 im Falle der Fig. 6(a) negativ geladen. Die Polarität des aufgeladenen Papiers 15 hängt von der Elektrode ab, die in Anlage mit dem Papier per se war, und sie wird umgekehrt, wenn die Elektrode umgeschaltet wird. Dies beruht auf dem Umstand, daß oberhalb eines bestimmten Werts der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 18 und 19 eine Spaltentladung in dem Spalt auftritt, der der größere der beiden ist und somit das Papier 15 geladen wird. Die Spaltentladung bei dem Vorgang, wo das Papier freigegeben wurde, wurde vorstehend beschrieben. Das gleiche gilt für den Vorgang, wo die Elektroden allmählich das Papier einklemmen.

Die Ergebnisse des Versuchs sollen nun auf die Konstruktion des Photorezeptors 8, des Papiers 15 und des endlosen Bands 1 angewandt werden. Erfindungsgemäß ist der Photorezeptor 8 negativ geladen und das endlose Band 1 ist positiv geladen. Wird das Papier 15 in einem Zustand abgeschält (aus dem Klemmzustand gelöst), bei dem die Vorderkante des Papiers 15 am Photorezeptor 8 haften bleibt, so tritt die Entladung im Spalt zwischen dem Papier 15 und dem endlosen Band 1 ein, so daß das Papier 15 positiv geladen wird und am Photorezeptor 8 haftenbleibt. Falls die Vorderkante des Papiers 15 am endlosen Band 1 haftenbleibt, tritt eine Entladung in dem Spalt zwischen dem Papier 15 und dem Photorezeptor 8 auf, so daß das Papier 15 negativ geladen wird und somit am endlosen Band 1 haften bleibt.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Transfereinheit für eine xerographische Kopiermaschine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung der Transfereinheit für die in Fig. 1 xerographische Kopiermaschine. Das endlose Band 1 wird durch eine Antriebswalze 2 und nachfolgende Walzen 3, 4, 5 und 12 gehalten. Die Antriebswalze 2 ist mit Hilfe von Lagern 13 drehbar an Seitenplatten 10 und 11 befestigt. Diese Bauteile stellen die Transfereinheit 7 dar.

Die Transfereinheit 7 ist um eine Achse 6 drehbar und wird durch einen nicht dargestellten Antrieb gedreht. Bei ihrer Drehung dreht sich die Transfereinheit 7, um das endlose Band 1, je nach Drehrichtung, in oder außer Kontakt mit dem Photorezeptor 8 zu bringen. Bei dem vom Anmelder durchgeführten Versuch, hatte die Klemmbreite eine Länge von 6 mm, wenn der Photorezeptor 8 in volle Anlage mit dem endlosen Band 1 gelangt war.

Eine Ladevorrichtung 14 ist gegenüber dem Photorezeptor 8 angeordnet, so daß sich das endlose Band 1 dazwischen befindet. Bei dem Versuch lag die Ladevorrichtung 14 etwa 1 mm stromaufwärts des Mittelpunkts des Klemmabschnitts zwischen dem endlosen Band 1 und dem Photorezeptor 8. Ferner ist ein Führungselement 9 auf der Transfereinheit 7 derart befestigt, daß ein Kontaktpunkt des Führungselements 9 und des endlosen Bands 1 etwa 10 mm vom nächstliegenden Ende des Klemmabschnitts entfernt liegt.

Bei einem derartigen Aufbau kommt beim Kopierbetrieb das endlose Band 1 in Anlage mit dem Photorezeptor 8 und wird derart angetrieben, daß es sich in Pfeilrichtung (Fig. 1) bewegt. Dabei wird ein Druckmedium 5, beispielsweise Papier, der Kopiermaschine aus einer nicht dargestellten Papierzufuhreinheit zugeführt. Das Druckmedium 15 wird längs der Oberfläche des endlosen Bands 1 geführt, und die Vorderkante des Druckmediums 15 erreicht den Kontaktpunkt zwischen dem Band 1 und dem Führungselement 9 und wird durch das Führungselement 9 gegen die Oberfläche des endlosen Bands 1 gepreßt.

Danach wird das Druckmedium 15 zwischen dem endlosen Band 1 und dem Photorezeptor 8 eingeklemmt. Im Verlauf des Einklemmens des Druckmediums 15 erfolgt eine Spaltentladung zwischen dem Druckmedium 15 und dem Photorezeptor 8, so daß das Druckmedium 15 elektrostatisch in Anlage an das endlose Band 1 gezogen wird. Wie vorstehend erläutert wurde, hängt die Ladung am Druckmedium 15 und somit die Adhäsion des Druckmediums 15 am Photorezeptor 8 davon ab, ob die Vorderkante des Druckmediums 15 in einen ersten Kontakt mit dem Photorezeptor 8 oder dem endlosen Band 1 gelangt.

Das Ausmaß des Kontakts der Vorderkante des Druckmediums 15 hängt weitgehend vom Grat 16 ab. Falls das Druckmedium 15 derart liegt, daß der Grat 16 der Papiervorderkante gegen das endlose Band 1 gekrümmt ist, so wird ein Spalt zwischen dem endlosen Band 1 und dem Druckmedium 15 gebildet, bevor das Druckmedium gem. Fig. 5(b) aus dem Klemmzustand freigegeben wird. Es tritt im Spalt eine Entladung auf und die Vorderkante des Druckmediums 15 wird positiv geladen. Daher wird das Druckmedium 15 vom endlosen Band 1 abgeschält, während es am Photorezeptor 8 haften bleibt. Um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, das Druckmedium 15 negativ zu laden, um die Anziehungskraft zwischen dem Druckmedium 15 und dem Photorezeptor 8 zu verringern. Inzwischen erfolgt die Spaltentladung nicht nur, wenn das Druckmedium 15 aus seinem Klemmzustand freigegeben ist, sondern auch wenn es in den Klemmabschnitt eintritt. Entsprechend ist die Spaltentladung zwischen dem Druckmedium 15 und dem Photorezeptor 8 wirksam, um das Druckmedium 15 mit solcher Polarität aufzuladen, daß die Anziehungskraft zwischen dem Papier 15 und dem Photorezeptor 8 verringert wird. Aus diesem Grund ist bei der vorliegenden Erfindung die Ladevorrichtung 14 nahe am Eingang zum Klemmabschnitt angebracht, so daß das Druckmedium 15 gegen das endlose Band 1 gedrückt wird und die Spaltentladung tritt im Spalt 21 auf, der zwischen dem Druckmedium 15 und dem Photorezeptor 8 gebildet wird, da der Spalt 21 größer als der Spalt 17 ist, der zwischen dem Band 1 und dem Druckmedium 15 durch den Grat 16 gebildet wird. Beim gleitenden Anstieg des Potentials des endlosen Bands 1 am Abschnitt D in Fig. 5(c) wird das Druckmedium 15 negativ geladen, um die Anziehungskraft zwischen der Vorderkante des Druckmediums 15 und dem Photorezeptor 8 zu verringern, wodurch die Anziehungskräfte zwischen dem Papier 15 und dem Photorezeptor 8 verringert werden.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann erfindungsgemäß das Druckmedium 15, selbst wenn es an der Vorderkante einen Grat 16 hat, derart geladen werden, daß es elektrisch am endlosen Band 1 haften bleibt. Somit liefert die vorliegende Erfindung mit Erfolg eine xerographische Kopiermaschine, die das Haftenbleiben des Papiers am Photorezeptor so gering wie möglich macht, ohne daß auf Maßnahmen zurückgegriffen wird, die bei den bekannten Vorrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise die Verringerung des Durchmessers des Photorezeptors oder die Verwendung einer Klaue, um das Papier vom Photorezeptor abzuschälen.

Claims (4)

1. Xerographische Kopiermaschine mit
mindestens zwei Walzen (2, 3, 4, 5, 12), die derart angeordnet sind, daß ihre Drehachsen parallel zueinander verlaufen,
einem endlosen Band (1), das von den Walzen (2, 3, 4, 5, 12) gehalten und transportiert wird,
einem neben dem endlosen Band (1) angeordneten Fotorezeptor (8) und
einer Ladevorrichtung (14) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes zum elektrischen Laden des endlosen Bandes (1), welche dem Fotorezeptor (8) gegenüberliegt, so daß auf ein auf dem endlosen Band (1) transportiertes Druckmedium (15) ein elektrostatisch geladener Toner, der auf einer Oberfläche des Fotorezeptors (8) gehalten wird, transferiert wird,
gekennzeichnet durch
ein Führungselement (9), das zwischen dem Fotorezeptor (8) und einer stromaufwärts des Fotorezeptors (8), gesehen in Vorschubrichtung des endlosen Bandes (1), liegenden Rolle (4) im Bereich des elektrischen Feldes der Ladevorrichtung (14) liegt,
wobei das Führungselement (9) derart angeordnet ist, daß es das Druckmedium (15) so mit dem endlosen Band (1) in Kontakt bringt, daß ein Spalt (17) zwischen dem Druckmedium (15) und dem endlosen Band (1) kleiner als ein Spalt (21) zwischen dem Druckmedium (15) und dem Fotorezeptor (8) ist, wodurch eine Spaltentladung in dem Spalt (21) zwischen dem Fotorezeptor (8) und dem Druckmedium (15) stromaufwärts von einem Klemmabschnitt zwischen Fotorezeptor (8) und Druckmedium (15) erzeugt wird, die eine elektrostatische Haftung des Druckmediums (15) am endlosen Band (1) bewirkt.

2. Xerographische Kopiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kante des Führungselements (9) als Kontaktlinie an der Oberfläche des endlosen Bands (1) anliegt.

3. Xerographische Kopiermaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladevorrichtung (14) derart angeordnet ist, daß eine gedachte Linie, die den Mittelpunkt der Ladevorrichtung (14) mit dem Mittelpunkt des Fotorezeptors (8) verbindet, in dem Bereich liegt, der sich von einem Anfangspunkt des Klemmbereiches zwischen dem Fotorezeptor (8) und dem endlosen Band (1) im Vorschubrichtung des endlosen Bandes (1) zum Mittelpunkt des Klemmbereichs erstreckt.

4. Xerographische Kopiermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das endlose Band (1) einen spezifischen Widerstand innerhalb des Bereichs von 10⁹ bis 10¹⁴ Ohm cm aufweist.